记一次JVM指令重排引发的线程问题

问题

多个线程同时读一个HashMap,有一条线程会定时获取最新的数据,构建新的HashMap并将旧的引用指向新的HashMap,这是一种相似CopyOnWrite(写时复制)的写法,主要代码以下,在不要求数据实时更新(容忍数据不是最新),而且各个线程之间容忍看不到对方的最新数据的状况下,这么这种写法安全吗?

public class myClass {
    private HashMap<String,String> cache = null;
    public void init() {
        refreshCache();
    }
    // this method can be called occasionally to update the cache.
    public void refreshCache() {
        HashMap<String,String> newcache = new HashMap<String,String>();
        newcache.put("key", "value"); // code to fill up the new cache
        // and then finally
        cache = newcache; //assign the old cache to the new one in Atomic way
    }
}
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解答

这种写法并不安全,HashMap须要声明为volatile后才是安全的

延伸

不少资料都会介绍volatile是易失性的,各个线程能够实时看到volatile变量的值,这种解释虽然没错可是不完整,容易误导开发人员(包括本文遇到的问题),同时这种解释没有深刻到JVM的happen-before,建议你们少看这种解释

JVM的会对指令进行优化重排,虽然书写顺序是A先于B,但可能执行结果是B先于A,要避免这种问题就要用到happen-before

happen-before有如下八大原则:

• 单线程happen-before原则：在同一个线程中，书写在前面的操做happen-before后面的操做。
• 锁的happen-before原则：同一个锁的unlock操做happen-before此锁的lock操做。
• volatile的happen-before原则：对一个volatile变量的写操做happen-before对此变量的任意操做(固然也包括写操做了)。
• happen-before的传递性原则：若是A操做 happen-before B操做，B操做happen-before C操做，那么A操做happen-before C操做。
• 线程启动的happen-before原则：同一个线程的start方法happen-before此线程的其它方法。
• 线程中断的happen-before原则：对线程interrupt方法的调用happen-before被中断线程的检测到中断发送的代码。
• 线程终结的happen-before原则：线程中的全部操做都happen-before线程的终止检测。
• 对象建立的happen-before原则：一个对象的初始化完成先于他的finalize方法调用。

被声明为volatile的变量知足happen-before原则,对此变量的写操做老是happen-before于其余操做,因此才会出现其余文章关于volatile对其余线程可见的解释,可见是表象,happen-before才是缘由

在本文的问题中,若是没有volatile, 不知足happen-before的原则,JVM会对指令进行重排,cache = newcache可能先于newcache.put("key", "value"),若是此时其余线程读取了HashMap,就会找不到数据,换句话说这种写法是线程不安全的.

教训

对于线程问题,水平不够或者理解不够深刻,仍是乖乖用JDK提供的实现类,这些类都是通过千锤百炼出来的,远远没有看上去简单

参考资料

• stackoverflow.com/questions/5…
• stackoverflow.com/questions/3…
• www.cnblogs.com/m2492565210…