将缓冲区写入 Java 通道：线程安全与否？

Question

考虑以下代码片段，它只是将 someByteBuffer 的内容写入标准输出：

// returns an instance of "java.nio.channels.Channels$WritableByteChannelImpl"
WritableByteChannel w = Channels.newChannel(System.out);
w.write(someByteBuffer);

Java 指定 channels are, in general, intended to be safe for multithreaded access, while buffers are not safe for use by multiple concurrent threads.

所以，我想知道上面的代码片段是否需要同步，因为它在某个缓冲区（不是线程-安全）。

我看了一下implementation of the write method:

public int write(ByteBuffer src) throws IOException {
    int len = src.remaining();
    int totalWritten = 0;
    synchronized (writeLock) {
        while (totalWritten < len) {
            int bytesToWrite = Math.min((len - totalWritten),
                                        TRANSFER_SIZE);
            if (buf.length < bytesToWrite)
                buf = new byte[bytesToWrite];
            src.get(buf, 0, bytesToWrite);
            try {
                begin();
                out.write(buf, 0, bytesToWrite);
            } finally {
                end(bytesToWrite > 0);
            }
            totalWritten += bytesToWrite;
        }
        return totalWritten;
    }
}

请注意，除方法中的前两行外，所有内容都由 writeLock 同步。现在，由于 ByteBuffer src 不是线程安全的，在没有适当同步的情况下调用 src.remaining() 是有风险的，因为另一个线程可能会更改它。

Should I synchronize the line w.write(someByteBuffer) in the above snippet, or am I missing something and the Java implementation of the write() method has already taken care of that?

编辑： 这是一个经常抛出 BufferUnderflowException 的示例代码，因为我在最后注释掉了 synchronized 块。删除这些注释将使代码异常消失。

import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        ByteBuffer b = ByteBuffer.allocate(10);
        b.put(new byte[]{'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', '\n'});

        // returns an instance of "java.nio.channels.Channels$WritableByteChannelImpl"
        WritableByteChannel w = Channels.newChannel(System.out);

        int c = 10;
        Thread[] r = new Thread[c];
        for (int i = 0; i < c; i++) {
            r[i] = new Thread(new MyRunnable(b, w));
            r[i].start();
        }
    }    
}

class MyRunnable implements Runnable {
    private final ByteBuffer b;
    private final WritableByteChannel w;

    MyRunnable(ByteBuffer b, WritableByteChannel w) {
        this.b = b;
        this.w = w;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            // synchronized (b) {
                b.flip();
                w.write(b);
            // }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Answer 1

如果您从多个线程进行多次写入并希望确保这些写入的原子性，您只需要锁定通道，在这种情况下您需要锁定 System.out 对象。

如果您共享了一个跨线程非线程安全的变异数据结构，则需要添加锁定。如果可以的话，我会避免在多线程中使用 ByteBuffer。

Answer 2

重点是：如果您的设置允许多个线程篡改那个缓冲区 对象，那么你就会遇到线程问题。就这么简单！

问题不在于 channel.write() 是否线程安全。知道这一点很好，但不是问题的核心！

真正的问题是：您的代码使用该缓冲区做什么？

当数据正在运行时，此通道实现确实锁定内部有什么帮助......从外部？！

你知道，进入此方法的 src 对象可能会发生各种事情 - 而该通道正忙于写入缓冲区！

换句话说：此代码是否 "safe" 的问题完全取决于您的代码对那个 src 缓冲区对象的并行处理.

鉴于 OP 的评论：核心点是：您必须确保使用该字节缓冲区的任何 activity 都是线程安全的。在给出的示例中，我们有两个操作：

b.flip();
w.write(b);

这些是每个线程要做的唯一操作；因此：当确保只有 one 线程可以进行这两个调用时（如图所示；通过查看 shared 缓冲区对象）；那你很好。

其实很简单：如果你有"shared data"；那么你必须确保 "shared data" 的线程 reading/writing 以某种方式同步以避免竞争条件。

将缓冲区写入 Java 通道：线程安全与否？

Writing buffers to a Java channel: Thread-safe or not?

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