为什么要安全地发布对象，为什么需要“存储对最终字段的引用”和“正确构造的对象”？

Posted 2021-03-27

我正在阅读“实践中的Java并发”，它说：

要安全地发布对象，必须同时使对象的引用和对象的状态对其他线程可见。正确构造的对象可以通过以下方式安全发布：

• 从静态初始化程序初始化对象引用;
• 将对它的引用存储到volatile字段或AtomicReference中;
• 将对它的引用存储到正确构造的对象的最终字段中;要么
• 将对它的引用存储到由锁正确保护的字段中。

我不明白的是“将它的引用存储到正确构造的对象的final字段中”，为什么需要“正确构造的对象”？如果没有“正确构造的对象”，其他线程是否可以看到以不一致状态发布的对象？

我读过几个相关的问题：

• final vs volatile guaranntee w.rt to safe publication of objects - Stack Overflow
• safe publication of mutable object - Stack Overflow

但是我找不到很多解释为什么需要“正确构造的物体”。

下面的例子来自an answer in question "final vs volatile guaranntee w.rt to safe publication of objects - Stack Overflow"

class SomeClass{
    private final SomeType field;

    SomeClass() {
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                SomeType copy = field; //copy could be null
                copy.doSomething(); //could throw NullPointerException
            }
        }).start();
        field = new SomeType();
    }
}

SomeClass没有正确构造，当然，copy可能是null，但在我看来，线程不能看到copy处于不一致状态，要么copy是null或“两者都提到copy和copy的状态必须做同时对线程可见“。所以，field安全发布，即使SomeClass没有正确构建。我对吗？

希望有人能提前给我更多解释，谢谢。

答案

这取决于你所谓的“一致状态”。如果看到一个空指针应该是一个已发布的对象，即该对象实际上看起来好像它没有被发布，则计为“一致”，那么你就是正确的，因为该示例产生了“一致性”。

请注意，final字段应该不会改变它们的值。如果一个线程从final读取，它可以安全地假设该字段的值不会在以后更改。线程的实现或（JIT）编译器可以将字段的值“缓存”在某个变量（或寄存器）中，因为final告诉它读取的值保持不变。

具体来说，代码就像

new Thread(new Runnable() {
    public void run() {
        while ( field == null ) {
          // Wait a little...
        }
        // Field was initialized, go ahead.
    }
}).start();

可能只会有两种可能的结果：循环永远不会进入，或者变成无限循环。

这就是为什么在初始化之前访问final字段尤其不安全;和final字段仅保证在构造函数完成后初始化。

如果在线程代码中编写完全限定的字段名称（SomeClass.this.field），问题可能会变得更加明显。您可以省略它，但编译器将隐式为您生成适当的访问权限。使用完全限定的字段名称，您可以更清楚地看到线程在SomeClass.this.field完全初始化之前访问this。因此，实际上，您实际上并未发布一致的SomeType对象，而是仍然不一致的SomeClass对象恰好包含该字段。