此类使用 AtomicBooleans。 它是线程安全的吗？

Question

我不喜欢用 synchronized(this) 锁定我的代码，因此我正在尝试使用 AtomicBooleans。 在代码片段中，XMPPConnectionIF.connect() 与远程服务器建立套接字连接。 请注意，变量_connecting仅在connect()方法中使用； 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片段之后。

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 );
        }
    }
}

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

2. 在finally块中，我连续执行两个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？

3. 当使用_xmppConn时，我应该执行同步（_xmppConn）吗？

更新 在方法中添加了缺少的登录调用。

Answer 1

请记住，使用 3 个 AtomicBoolean 与使用单个锁保护这三个变量不同。 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来保护。 在使用原子变量的代码中，不同的线程可以使用原子变量独立更新 _connected、_connecting 和 _shuttingDown 的状态只会确保对相同变量的访问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。 您只想同步对连接状态的访问。 您可以做的是创建一个对象用作此状态的锁，而无需获取 this 上的监视器。 可视化：

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 并发实践。

Answer 2

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

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

   没问题 - 即使另一个

3. 是的，假设它的方法还不是线程安全的。

话虽如此，您的 connect() 方法以其当前的形式会让我发疯，因为它不一定连接或抛出异常。 您可以添加一个旋转循环，但这并不是一个真正合适的选择，因为除了来自多处理器计算机的最短网络跳数之外，它的生产效率会更高。 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。

Answer 3

我认为其他人在他们的评论中充分涵盖了正确性。 我唯一的补充意见是，我有点担心发布在最后的位置。 看起来您可能真的想将整个块（包括 _xmppConnProvider.get() 调用）包装在 try { } finally { } 中，这样可以保证您始终释放锁。 否则，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。

从风格上来说，我认为这段代码比简单地使用synchronized/Lock来实现互斥更难推理。 我将从易于推理的代码开始，如果您可以证明这是一个热点，那么只会使其变得更加复杂。

Answer 4

我怀疑你的程序是线程安全的。 我不是 Java 内存模型专家，但根据我所学到的知识，操作是可以排列的，并且操作的结果可能不会按照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，尽管您并未连接。 这只是推测 - 我不确定是否会发生特定问题。

我的观点是，你想要做的那种锁定是非常棘手的。 坚持使用同步或使用java.util.concurrent.locks包中的锁。

Answer 5

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

2. 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，这可能不是由于继承，而是在您尚未将连接设置为 false 之前，尝试连接的其他线程不会认为连接正在进行中。

3. 是，如果 xmppConn 不是线程安全的。