Java理论与实践: 修复Java内存模型，第1部分 - 编程入门网

问题 1：不可变对象不是不可变的

JMM 的其中一个最惊人的缺点是，不可变对象似乎可以改变它们的值（这种 对象的不变性旨在通过使用 final 关键字来得到保证）。（Public Service Reminder：让一个对象的所有字段都为 final 并不一定使得这个对象不可变 — — 所有的字段 还 必须是原语类型或是对不可变对象的引用。）不可变对象（ 如 String ）被认为不要求同步。但是，因为在将内存写方面的更改从一个线程 传播到另一个线程时存在潜在的延迟，所以有可能存在一种竞态条件，即允许一 个线程首先看到不可变对象的一个值，一段时间之后看到的是一个不同的值。

这是怎么发生的呢？考虑到 Sun 1.4 JDK 中 String 的实现，这儿基本上有 三个重要的决定性字段：对字符数组的引用、长度和描述字符串开始的字符数组 的偏移量。 String 是以这种方式实现的，而不是只有字符数组，因此字符数组 可以在多个 String 和 StringBuffer 对象之间共享，而不需要在每次创建一个 String 时都将文本拷贝到一个新的数组里。例如， String.substring() 创建 了一个可以与原始的 String 共享同一个字符数组的新字符串，并且这两个字符 串仅仅只是在长度和偏移量上有所不同。

假设您执行以下的代码：

String s1 = "/usr/tmp"; String s2 = s1.substring(4);　 // contains "/tmp"

字符串 s2 将具有大小为 4 的长度和偏移量，但是它将同 s1 共享包含“ /usr /tmp ”的同一字符数组。在 String 构造函数运行之前， Object 的构造 函数将用它们默认的值初始化所有字段，包括决定性的长度和偏移字段。当 String 构造器运行时，字符串长度和偏移量被设置成所需要的值。但是在旧的 内存模型下，在缺乏同步的情况下，有可能另一个线程会临时地看到偏移量字段 具有初默认值 0，而后又看到正确的值 4。结果是 s2 的值从“ /usr ”变成了 “ /tmp ”。这并不是我们所想要的，而且在所有 JVM 或平台这是不可能的， 但是旧的内存模型规范允许这样做。

问题 2：重新排序易失性和非易失性存储

另一个主要领域是与 volatile 字段的内存操作重新排序有关，这个领域中 现有 JMM 引起了一些非常混乱的结果。现有 JMM 表明易失性的读和写是直接和 主存打交道的，这样避免了把值存储到寄存器或者绕过处理器特定的缓存。这使 得多个线程一般能看见一个给定变量的最新的值。可是，结果是这种 volatile 定义并没有最初所想像的那样有用，并且它导致了 volatile 实际意义上的重大 混乱。

为了在缺乏同步的情况下提供较好的性能，编译器、运行库和缓存通常被允 许重新排序普通的内存操作，只要当前执行的线程分辨不出它们的区别。（这就 是所谓的 线程内似乎是串行的语义（within-thread as-if-serial semantics ）。）但是，易失性的读和写是完全跨线程安排的，编译器或缓存不能在彼此之 间重新排序易失性的读和写。遗憾的是，通过参考普通变量的读和写，JMM 允许 易失性的读和写被重新排序，这意味着我们不能使用易失性标志作为操作已完成 的指示。考虑下面的代码，其意图是假定易失性字段 initialized 用于表明初 始化已经完成了。

清单 1. 使用一个易失性字段作为一个“守卫”变量

Map configOptions; char[] configText; volatile boolean initialized = false; . . //　In thread A configOptions = new HashMap(); configText = readConfigFile(fileName); processConfigOptions(configText, configOptions); initialized = true; . . // In thread B while (

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