java - 在java中使自定义数据结构线程安全？

Question

我在进行多线程处理时一直在研究线程安全。我正在研究使用锁来使自定义数据结构线程安全。

这是使此自定义直方图线程安全的最合适的实现吗？

我也是新来的。如果我想帮助跟踪代码以找出它的作用，是否可以使用一个标签？

直方图类(不安全)

public class Histogram
{
    protected long[] bins;
    protected int min, max, range;
    protected int numBins;

    public Histogram(int max, int min, int numBins)
    {
        this.max = max;
        this.min = min;
        this.numBins = numBins;
        bins = new long[numBins];
        range = max - min + 1;
    }

    public void add(int num)
    {
        int bin = (int) Math.floor(((num - min) * 1.0 / range) * numBins);
        bins[bin]++;
    }

    public int absDifference(Histogram histogram)
    {
        int sum = 0;
        if (histogram.min == min && histogram.max == max && histogram.numBins == numBins)
            for (int i = 0; i < bins.length; i++)
                sum += (int) Math.abs(bins[i] - histogram.bins[i]);

        return sum;
    }

    @Override
    public String toString()
    {
        String out = String.format("{Min: %d, Max: %d, # Bins: %d, Values: ", min, max, numBins);
        for (int i = 0; i < bins.length; i++)
            out += bins[i] + ", ";

        out = out.substring(0, out.length() - 2);
        out += "}";
        return out;
    }
}

线程安全直方图类

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;


public class HistogramSafe extends Histogram
{
    private Lock[] binLocks;

    public HistogramSafe(int max, int min, int numBins)
    {
        super(max, min, numBins);

        binLocks = new ReentrantLock[numBins];
        for (int i = 0; i < numBins; i++)
            binLocks[i] = new ReentrantLock();
    }

    @Override
    public void add(int num)
    {
        int bin = (int) Math.floor(((num - min) * 1.0 / range) * numBins);

        binLocks[bin].lock();
        bins[bin]++;
        binLocks[bin].unlock();
    }
}

Answer 1

这要看情况。如果您的 numBins(还有 min 和 max)变量无法更改，即您的数据结构为固定大小，那么它应该是线程安全，允许并行修改不同的bin。

<小时/>

但是如果numBins(或min、max)是可修改的，那么它就不再是线程安全的了。正如您之前访问的 numBins 一样，它也是共享资源，并且不在同一个锁内。

线程可能会进入该方法，读取numBins，然后 hibernate (由于线程调度程序)。现在另一个线程来并执行完整的方法。旧线程继续并设置 bins[bin]++，但 numBins 使用过时的值。

例如，如果您还提供 remove 函数，那么这甚至可能导致 IndexOutOfBoundException，因为第一个线程可能读取 10< 的大小 然后其他线程将大小减小到 5。当第一个线程继续时，它可能会尝试写入无效索引。