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雙重檢查鎖定和延遲初始化

雙重檢查鎖定和延遲初始化

雙重檢查鎖定的由來

在java程式中,有時需要推遲一些高開銷的對象的初始化操作,并且隻有在真正使用到這個對象的時候,才進行初始化,此時,就需要延遲初始化技術。

延遲初始化的正确實作是需要一些技巧的,否則容易出現問題,下面一一介紹。

方案1

public class unsafelazyinit{ 

private static instance instance; 

  public static instance getinstance(){ 

    if (instance == null){ 

         instance = new instance(); 

     } 

     return instance; 

 } 

}   

這種做法的錯誤是很明顯的,如果兩個線程分别調用getinstance,由于對共享變量的通路沒有做同步,很容易出現下面兩種情況:

1.線程a和b都看到instance沒有初始化,于是分别進行了初始化。

2.instance=new instance操作被重排序,實際執行過程可能是:先配置設定記憶體,然後指派給instance,最後再執行初始化。如果是這樣的話,其他線程可能就會讀取到尚未初始化完成的instance對象。

方案2

public static synchronized instance getinstance(){ 

這種做法的問題是很明顯的,每一次讀取instance都需要同步,可能會對性能産生較大的影響。

方案3

方案3是一個錯誤的雙重檢測加鎖實作,看代碼:

public static instance getinstance(){ 

         synchronized(unsafelazyinit.classs){ 

             if (instance == null){ 

                  instance = new instance(); 

               } 

          } 

  } 

這種方案看似解決了上面兩種方案都存在的問題,但是也是有問題的。

問題根源

instance = new instance();

這一條語句在實際執行中,可能會被拆分程三條語句,如下:

memory = allocate(); 

ctorinstance(memory); //2 

instance = memory; //3 

根據重排序規則,後兩條語句不存在資料依賴,是以是可以進行重排序的。

重排序之後,就意味着,instance域在被指派了之後,指向的對象可能尚未初始化完成,而instance域是一個靜态域,可以被其他線程讀取到,那麼其他線程就可以讀取到尚未初始化完成的instance域。

基于volatile的解決方案

要解決這個辦法,隻需要禁止語句2和語句3進行重排序即可,是以可以使用volatile來修改instance就能做到了。

private volatile static instance instance;

因為volatile語義會禁止編譯器将volatile寫之前的操作重排序到volatile之後。

基于類初始化的解決方案

java語言規範規定,對于每一個類或者接口c

,都有一個唯一的初始化鎖lc與之對應,從c到lc的映射,由jvm實作。每個線程在讀取一個類的資訊時,如果此類尚未初始化,則嘗試擷取lc去初始化,如果擷取失敗則等待其他線程釋放lc。如果能擷取到lc,則要判斷類的初始化狀态,如果是位初始化,則要進行初始化。如果是正在初始化,則要等待其他線程初始化完成,如果是已經初始化,則直接使用此類對象。

public class instancefactory{ 

    private static class instanceholder{ 

        public static instance = new instance(); 

    public static instance getinstance(){ 

        return instanceholder.instance; //這裡将導緻instance類被初始化 

    }     

結論

字段延遲初始化降低了初始化類或者建立執行個體的開銷,但是增加零通路被延遲促使化的字段的開銷。在大部分時候,正常的初始化要優于延遲初始化。如果确實需要對執行個體字段使用線程安全的延遲初始化,請使用上面介紹的基于volatile的延遲初始化方案;如果确實需要對靜态字段使用線程安全的延遲初始化,請使用上面基于類初始化方案的延遲初始化。

作者:humc

來源:51cto