此类使用 AtomicBooleans。它是线程安全的吗？

Posted 2023-02-23

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【中文标题】此类使用 AtomicBooleans。它是线程安全的吗？【英文标题】：This class uses AtomicBooleans. Is it thread safe? 【发布时间】：2009-05-28 04:54:02 【问题描述】：

我不喜欢用 synchronized(this) 来锁定我的代码，所以我正在尝试使用 AtomicBooleans。在代码 sn-p 中，XMPPConnectionIF.connect() 建立到远程服务器的套接字连接。请注意，变量 _connecting 只在 connect() 方法中使用过；而 _connected 用于需要使用 _xmppConn 的所有其他方法。我的问题列在下面的代码 sn-p 之后。

private final AtomicBoolean _connecting = new AtomicBoolean( false );
private final AtomicBoolean _connected = new AtomicBoolean( false ); 
private final AtomicBoolean _shuttingDown = new AtomicBoolean( false ); 
private XMPPConnection _xmppConn;
/**
 * @throws XMPPFault if failed to connect
 */
public void connect() 

    // 1) you can only connect once
    if( _connected.get() )
        return;

    // 2) if we're in the middle of completing a connection, 
    //    you're out of luck
    if( _connecting.compareAndSet( false, true ) )
    
        XMPPConnectionIF aXmppConnection = _xmppConnProvider.get();
        boolean encounteredFault = false;

        try
        
            aXmppConnection.connect(); // may throw XMPPException
            aXmppConnection.login( "user", "password" ); // may throw XMPPException
            _connected.compareAndSet( false, true );
            _xmppConn = aXmppConnection;
        
        catch( XMPPException xmppe )
        
            encounteredFault = true;
            throw new XMPPFault( "failed due to", xmppe );
        
        finally
        
            if( encounteredFault )
            
                _connected.set( false );
                _connecting.set( false );
            
            else
                _connecting.compareAndSet( true, false );

根据我的代码，如果 2 个线程尝试同时调用 connect()，那么线程是否安全，只允许一次连接尝试。

在finally块中，我连续执行了两个AtomicBoolean.set(..)，会不会有问题，因为在这两个原子调用之间的间隙，一些线程可能会调用_connected .get() 在其他方法中？

当使用_xmppConn时，我应该做一个同步(_xmppConn)吗？

更新在方法中添加了缺少的登录调用。

【问题讨论】：

【参考方案1】：

请记住，使用 3 个AtomicBooleans 不与使用单个锁保护这三个变量相同。在我看来，这些变量的状态构成了对象的单一状态，因此它们应该由同一个锁保护。在您使用原子变量的代码中，不同的线程可以独立更新_connected、_connecting 和_shuttingDown 的状态——使用原子变量只会确保访问相同变量在多个线程之间同步。

也就是说，我不认为在this 上同步是您想要做的。您只想同步访问连接状态。您可以做的是创建一个对象用作此状态的锁，而无需在this 上获取监视器。即：

class Thing 
  Boolean connected;
  Boolean connecting;
  Boolean shuttingDown;
  Object connectionStateLock = new Object();

  void connect() 
    synchronized (connectionStateLock) 
      // do something with the connection state.
    
  

  void someOtherMethodThatLeavesConnectionStateAlone() 
    // free range thing-doing, without getting a lock on anything.

如果您正在使用 Java 进行并发编程，我强烈建议您阅读 Java Concurrency In Practice。

【讨论】：

是的，我在我的脑海里有一种唠叨的感觉，我没有正确地做这件事。那就是你进来的地方！我可以将三个布尔值包装在一个对象中并将其放入 AtomicReference 中。那行得通吗？或者我也可以在方法上同步（这个）（这是我想要避免的）。除了锁定this之外，我已经编辑了评论以包含一个选项。【参考方案2】：

是的。变量 _connecting 充当测试和设置锁，防止多个并发连接尝试。

没问题 - 即使另一个线程在写入之间读取 _connected，_connecting 也会阻止它尝试并发连接。

是的，假设它的方法还不是线程安全的。

话虽如此，您的 connect() 方法会以目前的形式让我抓狂，因为它不一定连接或抛出异常。您可以添加一个自旋循环，但这并不是一个很好的选择，因为除了来自多处理器机器的最短网络跳数之外，它会更有效地产生。此外，低级并发原语比同步更容易出错 - 我强烈建议您坚持使用同步。

【讨论】：

我忘了在代码中添加实际的登录语句。它确实会为连接失败抛出 XMPPFault。【参考方案3】：

我认为其他人在他们的 cmets 中充分涵盖了正确性。我唯一的补充意见是我有点担心发布在 finally 中的位置。似乎您可能真的想将整个块（包括 _xmppConnProvider.get() 调用）包装在 try finally 中，这将保证您始终释放锁。否则，那里可能会发生某种未经检查的异常并使您处于不可恢复的状态。

在风格上，我认为这段代码比简单地使用 synchronized/Lock 来实现互斥更难推理。我会从易于推理的代码开始，如果你能证明这是一个热点，只会让它变得更复杂。

【讨论】：

【参考方案4】：

我怀疑你的程序是线程安全的。我不是 Java 内存模型专家，但据我所知，可以安排操作，并且操作结果可能无法按您期望的顺序对其他线程可见。

考虑例如将 _connected 设置为 true 是否在 connect() 方法完全执行之前执行？另一个线程可能认为您已连接，即使您没有连接。这只是推测 - 我不确定是否会发生特定问题。

我的意思是，您尝试做的那种锁定是非常棘手的。坚持同步或使用 java.util.concurrent.locks 包中的锁。

【讨论】：

aXmppConnection.login(..) 返回（无异常）后，connect() 将被视为完成。【参考方案5】：

是的，它绝对满意。因为 _connecting.compareAndSet( false, true ) 将只允许一个线程进入。

你不需要设置 _connected.set( false );因为如果发生异常，它永远不会设置为 true。是的，它可能不是由于连续，而是直到你没有设置连接到错误，其他尝试连接的线程不会认为连接正在进行中。

是，如果 xmppConn 不是线程安全的。

【讨论】：