Java foreach 循环在不可变的 volatile 数组上是线程安全的吗？

Question

我有一个对不可变数组的易失性引用，该数组通过用新版本替换引用来异步更改。用 foreach 遍历这个数组时是否保证线程安全？

示例：

class MyClass
{ 
  volatile String[] m_array = new String[0];

  public synchronized void add(String n)
  { m_array = ArrayUtils.add(m_array, n); // atomic replace
  }

  public void iterate() // not synchronized!
  { // Do something with each element
    for (String s : m_array)
      System.out.println(s);
  }
}

为什么我会问这个问题？

通常 Java 中的 foreach 循环会扩展为 Iterator:

Iterator<String> i = m_array.iterator();
while(i.hasNext())
  ...

在这种情况下，只有一次访问 到 m_array 有效地拍摄原子快照。所以一切都很好。

但是，如果未来的 Java 实现优化原始数组的 foreach 怎么办，因为迭代器在这种情况下非常慢？（参见 foreach vs. for performance）

实施可能会生成类似

的代码

for (int i = 0; i < m_array.length; i++)
{ String s = m_array[i];
  ...

这不再是线程安全的，因为对 m_array 的多次访问。在这种情况下，当字段是可变的时，需要一个带有 m_array 快照的临时变量。

是否保证上述优化永远不会以这种方式发生并且我的代码示例保证安全？

Answer 1

是的，在易失性数组引用上使用增强的 for 循环对于易失性字段的异步更改是线程安全的。

理由

But what if a future Java implementation optimizes foreach for raw arrays because iterators are quite slow in this case?

Iterator不用于数组的增强for循环，仅用于Iterable。 Java 语言规范保证循环内的每个数组访问对于每次迭代都在同一实例上，即使 m_array 的值在迭代期间发生了变化。使用以下等效代码指定数组的增强 for 循环：

T[] #a = Expression;
L1: L2: ... Lm:
for (int #i = 0; #i < #a.length; #i++) {
    VariableModifiersopt TargetType Identifier = #a[#i];
    Statement
}

参见 14.14.2。这里的关键点是 Expression，在你的例子中 this.m_array， 只评估一次 .

需要强调的是，迭代使用的是对数组的引用，而不是数组的副本，因此数组中的元素可能会在迭代过程中发生变化。但是，根据您的代码示例，我假设您知道这不会发生。

Java foreach 循环在不可变的 volatile 数组上是线程安全的吗？

Is a Java foreach loop over an immutable volatile array thread-safe?

java

arrays

foreach

volatile

理由