java - 线程限制

Question

我正在阅读实践中的 Java 并发，有点与线程限制概念混淆。书上说

当一个对象被限制在一个线程中时，这种用法自动是线程安全的，即使被限制的对象本身不是

那么当一个对象被限制在一个线程中时，没有其他线程可以访问它吗？这就是被限制在一个线程中的意思吗？如何将对象限制在线程中？

编辑： 但是如果我仍然想与另一个线程共享对象怎么办？假设线程 A 处理完对象 O 后，线程 B 想访问 O。在这种情况下，在 A 处理完 O 之后，O 是否仍被限制在 B 中？

使用局部变量肯定是一个例子，但这仅意味着您不与其他线程共享您的对象（完全）。在 JDBC 连接池的情况下，一旦线程完成了该连接，它是否不会将一个连接从一个线程传递到另一个线程（完全不知道这一点，因为我从未使用过 JDBC）。

score 49 · Accepted Answer

那么当一个对象被限制在一个线程中时，没有其他线程可以访问它吗？

不，相反：如果您确保没有其他线程可以访问某个对象，则该对象被称为仅限于单个线程。

没有将对象限制为单个线程的语言或 JVM 级别的机制。您只需确保对对象的引用不会逃逸到另一个线程可以访问的地方。有一些工具可以帮助避免泄漏引用，例如ThreadLocal类，但没有任何工具可以确保没有引用在任何地方泄漏。

例如：如果对一个对象的唯一引用来自一个局部变量，那么该对象肯定被限制在一个线程中，因为其他线程永远无法访问局部变量。

类似地，如果对一个对象的唯一引用来自另一个已经被证明被限制在单个线程中的对象，那么第一个对象被限制在同一个线程中。

广告编辑：实际上，您可以拥有一个对象，该对象在其生命周期内一次只能由单个线程访问，但该单个线程会更改（Connection连接池中的 JDBC 对象就是一个很好的例子）。

然而，证明这样一个对象只能被单个线程访问比证明一个对象在其整个生命周期中都被限制在一个线程中要困难得多。

在我看来，这些对象从来没有真正“局限于一个线程”（这意味着一个强有力的保证），但可以说“一次只能由一个线程使用”。

score 11 · Accepted Answer

最明显的例子是使用线程本地存储。请参见下面的示例：

class SomeClass {
    // This map needs to be thread-safe
    private static final Map<Thread,UnsafeStuff> map = new ConcurrentHashMap<>();

    void calledByMultipleThreads(){
        UnsafeStuff mystuff = map.get(Thread.currentThread());
        if (mystuff == null){
            map.put(Thread.currentThread(),new UnsafeStuff());
            return;
        }else{
            mystuff.modifySomeStuff();
        }
    }
}

从UnsafeStuff某种意义上说，对象本身“可以与其他线程共享”，如果您将一些其他线程而不是Thread.currentThread()在运行时传递给映射的get方法，您将获得属于其他线程的对象。但你选择不这样做。这是“仅限于线程的使用”。换句话说，运行时条件使得对象实际上从未在不同线程之间共享。

另一方面，在下面的示例中，对象自动被限制在线程中，也就是说，“对象本身”被限制在线程中。这是从某种意义上说，无论运行时条件如何，都无法从其他线程获取引用：

class SomeClass {
    void calledByMultipleThreads(){
        UnsafeStuff mystuff = new UnsafeStuff();
        mystuff.modifySomeStuff();
        System.out.println(mystuff.toString());
    }
}

在这里，在UnsafeStuff方法内分配并在方法返回时超出范围。换句话说，Java 规范静态地确保对象始终被限制在一个线程中。因此，确保限制的不是运行时条件或使用它的方式，而是 Java 规范。

实际上，现代 JVM 有时会在堆栈上分配此类对象，这与第一个示例不同（没有亲自检查过，但我认为至少当前的 JVM 不会这样做）。

然而换句话说，在第一个示例中，JVM 无法通过仅查看内部来确定对象是否被限制在线程内calledByMultipleThreads()（谁知道其他方法在弄乱什么SomeClass.map）。在后一个例子中，它可以。

编辑：但是如果我仍然想与另一个线程共享对象怎么办？假设线程 A 处理完对象 O 后，线程 B 想访问 O。在这种情况下，在 A 处理完 O 之后，O 是否仍被限制在 B 中？

在这种情况下，我不认为它被称为“受限”。当您这样做时，您只是确保不会同时访问一个对象。这就是 EJB 并发的工作原理。您仍然必须将有问题的共享对象“安全地发布”到线程。

score 6 · Accepted Answer

那么当一个对象被限制在一个线程中时，没有其他线程可以访问它吗？

这就是线程限制的意思——对象只能被一个线程访问。

这就是被限制在一个线程中的意思吗？

往上看。

如何将对象限制在线程中？

一般原则是不要将引用放在允许另一个线程看到它的地方。列举一组可以确保这一点的规则有点复杂，但是（例如）如果

您创建一个新对象，并且
您永远不会将对象的引用分配给实例或类变量，并且
您永远不会调用为参考执行此操作的方法，
那么对象将被线程限制。

score 5 · Accepted Answer

我想这就是想说的。就像在方法内创建一个对象run而不将引用传递给任何其他实例一样。

简单的例子：

public String s;

public void run() {
  StringBuilder sb = new StringBuilder();
  sb.append("Hello ").append("world");
  s = sb.toString();
}

StringBuilder 实例是线程安全的，因为它仅限于线程（执行此运行方法）

score 3 · Accepted Answer

一种方法是“堆栈限制”，其中对象是限制在线程堆栈中的局部变量，因此没有其他线程可以访问它。在下面的方法中，list是一个局部变量，不会从方法中转义。该列表不必是线程安全的，因为它仅限于执行线程的堆栈。没有其他线程可以修改它。

public String foo(Item i, Item j){
    List<Item> list = new ArrayList<Item>();
    list.add(i);
    list.add(j);
    return list.toString();
}

将对象限制到线程的另一种方法是使用ThreadLocal变量，该变量允许每个线程拥有自己的副本。在下面的示例中，每个线程都有自己的DateFormat对象，因此您不必担心它DateFormat不是线程安全的，因为它不会被多个线程访问。

private static final ThreadLocal<DateFormat> df
                 = new ThreadLocal<DateFormat>(){
    @Override
    protected DateFormat initialValue() {
        return new SimpleDateFormat("yyyyMMdd");
    }
  };

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