你的代码线程安全么？

2007年6月初的一天，Doug Lea维护的一个关于JSR 166(Java并发工具包)的邮件列表里收到一封邮件，顿时激起千层浪。邮件的内容大致是说BigDecimal的LONGMIN和LONGMAX两个静态变量在获取时会发生初始化失败。简单地讲，初始化失败是指，线程T认为对象O已经初始化完毕而使用O，但事实上O并未完成初始化。这封邮件立即引发了广泛的讨论，甚至Joshua Bloch本人也加入了争论，他先说“这绝对是个问题！”，之后又表示“事实上，我并不是非常担心这个问题代来的影响...”之后这句话又引来了更多的争论。抛开这些不提，我们可以看到，程序中的并发错误有时是非常隐蔽的，即使一个已经工作了数十年的JDK核心类也难逃这一劫。

那么我们自己的代码呢？随着多核的普及，我们的程序会越来越多地运行在真实的并行环境中。在让代码享受并行带来的性能提升的同时，首先要确保现有的代码不会出现错误。如果不能保证软件的正确性，任何性能的改良都是枉然的。然而，现有的代码不可避免地包含了并发错误，在单核系统下，这些错误发生的可能性极低；但是在多核环境下，这些错误会频繁地爆发，正如前TheServerSide的编辑Dion Almaer所说，我们的软件只是“碰巧”可以工作罢了。

比如“long”、“double”类型数据的读写就是一例。

代码1展示了Java代码中司空见惯的setter/getter方法，这里它操作的数据是长整型的id。

－－－－－－－－－－
private long _id;

public void setId(long id) {
_id = id;
}

public long getId() {
return id;
}
－－－－－－－－－－
代码 1

这段普通得不能再普通的代码却有可能在并发环境下出现错误。原因在于Java在读取和写入长整型时，不能保证是原子操作。在JLS中规定，32位的基本类型的读写操作是原子的，然而long和double是64位的，因此读写long和double的操作是分为两步完成的。例如，声明long a的值如下图：

long a：111......11,000......00
<-63---32->| <-31----0->
long b: 000......00,111......11
<-63---32->| <-31----0->
long x: 111......11,111......11
<-63----------------0->

线程A读取a的值。首先A会读入a的63-32位的值，这时线程B恰好将b的值赋给了a，接下来A继续读入a的31-0位的值，而这时前32位的值已经“过期”了，程序最终看到的a将等于x，而x既不等于a，也不等于b。对于double的操作也可能会出现完全类似的情况。

为了避免这个问题，我们可以使用synchronized关键字封装long、double类型数据的getter和setter方法。这样可以避免原子性的失败，不过也有一些问题：

1.可能会影响程序的性能；
2.类变得脆弱；比如，客户可以很容易地覆写getter/setter，同时忽略synchronized关键字。

除了synchronized关键字，Java还提供了轻量级的同步机制：volatile。JVM会保证对volatile类型的long和double的读写操作是原子化的，这刚好适合解决这里的问题：将所有的long和double类型的变量都声明为volatile类型。synchronized只能修饰方法，volatile只能修饰变量。volatile不需要加锁/解锁的过程，因此性能要好于synchronized，与非volatile变量几乎相差无几，而且代码更加清晰。

Java 7的并发新特性!发布预览版代码

2007年5月29日，JSR 166的负责人Doug Lea宣布，他已将用于Java 7的并发新特性的一些类签入了CVS服务器，全世界的开发者可以下载并阅读了。新代码的包暂时以jsr166y命名，其中最主要的变化是加入了一个全新的 轻量级并行执行框架，与该框架相关的类放在了jsr166y.forkjoin包下。Doug Lea还声明，目前的代码还缺少测试，而且对有些类和API的命名尚不满意，未来还会做一些修改。

更多信息，请参见：
API: http://gee.cs.oswego.edu/dl/jsr166/dist/jsr166ydocs/
jar包: http://gee.cs.oswego.edu/dl/jsr166/dist/jsr166y.jar
CVS源代码:
http://gee.cs.oswego.edu/cgi-bin/viewcvs.cgi/jsr166/src/jsr166y/
CVS测试源代码:
http://gee.cs.oswego.edu/cgi-bin/viewcvs.cgi/jsr166/src/test/jsr166y/

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