Mengapa BufferedInputStream menyalin bidang ke variabel lokal daripada menggunakan bidang secara langsung

Saat saya membaca source code dari java.io.BufferedInputStream.getInIfOpen(), saya bingung kenapa menulis kode seperti ini:

/**
 * Check to make sure that underlying input stream has not been
 * nulled out due to close; if not return it;
 */
private InputStream getInIfOpen() throws IOException {
    InputStream input = in;
    if (input == null)
        throw new IOException("Stream closed");
    return input;
}

Mengapa menggunakan alias daripada menggunakan variabel bidang insecara langsung seperti di bawah ini:

/**
 * Check to make sure that underlying input stream has not been
 * nulled out due to close; if not return it;
 */
private InputStream getInIfOpen() throws IOException {
    if (in == null)
        throw new IOException("Stream closed");
    return in;
}

Bisakah seseorang memberikan penjelasan yang masuk akal?

Jika Anda melihat kode ini di luar konteks, tidak ada penjelasan yang baik untuk "alias" itu. Ini hanyalah kode yang berlebihan atau gaya kode yang buruk.

Tapi konteksnya adalah itu BufferedInputStreamadalah kelas yang bisa disubkelas, dan itu perlu bekerja dalam konteks multi-utas.

Petunjuknya adalah yang indideklarasikan dalam FilterInputStreamadalah protected volatile. Itu berarti bahwa ada kemungkinan bahwa subclass bisa mencapai dan menetapkan nulluntuk in. Mengingat kemungkinan itu, "alias" sebenarnya ada untuk mencegah kondisi balapan.

Pertimbangkan kode tanpa "alias"

private InputStream getInIfOpen() throws IOException {
    if (in == null)
        throw new IOException("Stream closed");
    return in;
}

1. Thread A. panggilan getInIfOpen()
2. Thread A mengevaluasi in == nulldan melihat yang intidak null.
3. Utas B diberikan nullke in.
4. Thread A dijalankan return in. Yang mengembalikan nullkarena aa volatile.

"Alias" mencegah ini. Sekarang indibaca hanya sekali oleh utas A. Jika utas B diberikan nullsetelah utas A memilikinya, initu tidak masalah. Thread A akan memunculkan pengecualian atau mengembalikan nilai bukan null (dijamin).

Ini karena kelas BufferedInputStreamdirancang untuk penggunaan multi-utas.

Di sini, Anda melihat deklarasi in, yang ditempatkan di kelas induk FilterInputStream:

protected volatile InputStream in;

Karena itu protected, nilainya dapat diubah oleh subkelas apa pun FilterInputStream, termasuk BufferedInputStreamdan subkelasnya. Juga, itu dideklarasikan volatile, yang berarti bahwa jika ada thread yang mengubah nilai variabel, perubahan ini akan segera terlihat di semua thread lainnya. Kombinasi ini buruk, karena itu berarti kelas BufferedInputStreamtidak memiliki cara untuk mengontrol atau mengetahui kapan indiubah. Dengan demikian, nilainya bahkan dapat diubah antara pemeriksaan null dan pernyataan return in BufferedInputStream::getInIfOpen, yang secara efektif membuat pemeriksaan null tidak berguna. Dengan membaca nilai inhanya sekali untuk menyimpannya dalam cache di variabel lokal input, metode BufferedInputStream::getInIfOpenini aman dari perubahan dari utas lain, karena variabel lokal selalu dimiliki oleh satu utas.

Ada contoh di BufferedInputStream::close, yang disetel inke nol:

public void close() throws IOException {
    byte[] buffer;
    while ( (buffer = buf) != null) {
        if (bufUpdater.compareAndSet(this, buffer, null)) {
            InputStream input = in;
            in = null;
            if (input != null)
                input.close();
            return;
        }
        // Else retry in case a new buf was CASed in fill()
    }
}

Jika BufferedInputStream::closedipanggil oleh utas lain saat BufferedInputStream::getInIfOpendijalankan, ini akan menghasilkan kondisi balapan yang dijelaskan di atas.

Ini adalah kode yang singkat, tetapi, secara teoritis, dalam lingkungan multi-utas, indapat berubah tepat setelah perbandingan, sehingga metode dapat mengembalikan sesuatu yang tidak diperiksa (dapat kembali null, sehingga melakukan hal yang tepat seperti yang dimaksudkan untuk mencegah).

Saya percaya menangkap variabel kelas inke variabel lokal inputadalah untuk mencegah perilaku yang tidak konsisten jika indiubah oleh utas lain saat getInIfOpen()sedang berjalan.

Perhatikan bahwa pemilik inadalah kelas induk dan tidak menandainya sebagai final.

Pola ini direplikasi di bagian lain kelas dan tampaknya merupakan pengkodean pertahanan yang wajar.