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java - 为什么需要在 CopyOnWriteArrayList 中调用 setArray() 方法

coder 2023-08-31 原文

在 CopyOnWriteArrayList.java , 在方法 set(int index, E element)以下:

public E set(int index, E element) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        Object oldValue = elements[index];

        if (oldValue != element) {
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len);
            newElements[index] = element;
            setArray(newElements);
        } else {
            // Not quite a no-op; ensures volatile write semantics
            setArray(elements);----? Why this call required?
        }
        return (E)oldValue;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
为什么要调用 setArray是必须的？我无法理解该方法调用上面写的注释。是不是因为我们没有使用同步块(synchronized block)，我们必须手动刷新我们使用的所有变量？在上面的方法中，他们使用了可重入锁。如果他们使用了synchronized 语句，他们是否还需要调用setArray方法？。我想不是。
问题2:如果我们以else结束，就说明我们没有修改elements数组，那为什么还要flush变量数组的值呢？

最佳答案

此代码使用深度 Java 内存模型 voodoo，因为它混合了锁和 volatile 。

不过，这段代码中的锁用法很容易省却。锁定在使用相同锁的线程之间提供内存排序。具体来说，此方法末尾的解锁为获取相同锁的其他线程提供了发生之前的语义。但是，通过此类的其他代码路径根本不使用此锁。因此，锁的内存模型含义与那些代码路径无关。

那些其他代码路径确实使用 volatile 读取和写入，特别是对 array field 。 getArray方法对该字段进行 volatile 读取，setArray方法方法对该字段进行 volatile 写入。

此代码调用 setArray 的原因即使显然没有必要，它也为该方法建立了一个不变量总是 对该数组执行 volatile 写入。这与从该数组执行 volatile 读取的其他线程建立了happens-before 语义。这很重要，因为 volatile 写-读语义适用于 volatile 字段本身以外的读和写。具体来说，在 volatile 写入发生之前写入其他(非 volatile )字段，然后在对同一 volatile 变量进行 volatile 读取之后从其他字段读取。见JMM FAQ为解释。

下面是一个例子:

// initial conditions
int nonVolatileField = 0;
CopyOnWriteArrayList<String> list = /* a single String */

// Thread 1
nonVolatileField = 1;                 // (1)
list.set(0, "x");                     // (2)

// Thread 2
String s = list.get(0);               // (3)
if (s == "x") {
    int localVar = nonVolatileField;  // (4)
}

假设第 (3) 行获取第 (2) 行设置的值，即内部字符串 "x" . (为了这个例子，我们使用内部字符串的身份语义。)假设这是真的，那么内存模型保证在第 (4) 行读取的值将是第 (1) 行设置的 1。这是因为 (2) 处的 volatile 写入以及每次较早的写入都发生在第 (3) 行处的 volatile 读取以及每次后续读取之前。

现在，假设初始条件是列表已经包含一个元素，即内部字符串 "x" .并进一步假设 set()方法的 else条款没有使 setArray称呼。现在，根据列表的初始内容，list.set()在第 (2) 行调用可能会也可能不会执行 volatile 写入，因此第 (4) 行的读取可能有也可能没有任何可见性保证!

显然，您不希望这些内存可见性保证依赖于列表的当前内容。在所有情况下建立保证，set()在所有情况下都需要进行 volatile 写入，这就是它调用 setArray() 的原因。即使它自己没有做任何写作。

关于java - 为什么需要在 CopyOnWriteArrayList 中调用 setArray() 方法，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/28772539/

CopyOnWriteArrayListsetArraycodevolatilejavacollectionslocksjava-memory-model

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