使 Java 的 ByteBuffer 线程安全的选项

Question

我必须采取哪些选项才能使 ByteBuffer 线程安全？众所周知，它不是线程安全的，因为它的安全位置、限制和某些（/所有？）方法取决于此内部状态。

对于我的目的来说，如果多个读取线程是安全的就足够了，但对于其他未来的访问者，我想知道我需要知道哪些技术/技巧/陷阱才能使其完全线程安全。

我的想法：

对所有方法同步或使用读写锁。可能是最慢的方法（？）
子类化 ByteBuffer 并避免持久化线程绑定状态（如位置等）。并为所有需要使用内部状态的方法相应地抛出异常。这就是斋戒。但有没有陷阱呢？（除了我必须将直接映射的内存读取到堆内存中......）

我还可以使用哪些其他技巧？我会如何例如使用 DirectBuffer 实现“读取时克隆字节”——有可能吗？一种解决方案可能会涉及对整个 ByteBuffer (ByteBuffer.slice) 进行切片吗？

更新：这个问题与“复制（同步时）以获取指向相同映射字节的新实例”的含义是什么

Answer 1

Buffer 类可以成为线程安全的……从某种意义上说，各个操作都被正确同步，等等。然而，API 的设计并没有考虑到多线程，所以这可能是浪费时间。

基本问题是 Buffer 上的各个操作粒度太细，无法作为同步单元。应用程序无法在获取和放置操作或翻转、位置等级别进行有意义的同步。一般来说，应用程序需要原子地执行这些操作序列才能有效同步。

第二个问题是，如果您确实进行了精细的同步，这可能会增加方法调用的显着开销。由于使用 Buffer API 的目的是有效地执行 I/O，这违背了目的。

如果确实需要同步线程对共享缓冲区的访问，最好使用外部同步；例如像这样的：

    synchronized (someLock) {
        buffer.getByte();
        buffer.getLong();
        ...
    }

如果使用给定缓冲区的所有线程正确同步（例如使用相同的锁对象），则缓冲区不是线程安全的并不重要。线程安全是在缓冲区对象外部以更粗粒度的方式进行管理的。

正如评论所指出的，您还可以使用

ByteBuffer.slice()

或

buffer.asReadOnlyBuffer()

为您提供另一个缓冲区，并以现有缓冲区作为支持。然而，javadoc 并不保证这两种情况下的线程安全。事实上，Buffer 的

javadocs

做出了这样的笼统声明：

缓冲区对于多个并发线程使用并不安全。如果缓冲区要由多个线程使用，则应通过适当的同步来控制对该缓冲区的访问。

Answer 2

使用 JDK13，您现在可以使用 ByteBuffer 而无需 byteBuffer.position(int)，并且您可以获得“读取”线程安全性。

java.nio.ByteBuffer 和 java.nio 中的其他缓冲区类型现在定义绝对批量 get 和 put 方法来传输连续的字节序列，而不考虑或影响缓冲区位置。

为了获得更好的解决方案，您应该使用新的外部内存 API。