2. 使用 volatile,这是大家常用以及官方推荐的做法
将 value 设置为 volatile 的,在我的另一系列文章 全网最硬核 Java 新内存模型解析与实验中,我们知道对于 volatile 写入,我们通过在写入之前加入 LoadStore + StoreStore 内存屏障,在写入之后加入 StoreLoad 内存屏障实现的,如果把 value 设置为 volatile 的,那么前面的伪代码就变成了:
我们通过下面的代码测试下:
依旧在 arm 机器上面测试,结果是:
没有看到未初始化值了
3. 对于 Java 9+ 可以使用 Varhandle 的 acquire/release
前面分析,我们其实只需要保证在伪代码第五步之前保证有 StoreStore 内存屏障即可,所以 volatile 其实有点重,我们可以通过使用 Varhandle 的 acquire/release 这一级别的可见性 api 实现,这样伪代码就变成了:
我们的测试代码变成了:
测试结果是:
也是没有看到未初始化值了。这种方式是用内存屏障最少,同时不用限制目标类型里面不必使用 final 字段的方式。
4. 一种有趣但是没啥用的思路 - 如果是静态方法,可以通过类加载器机制实现很简便的写法
如果我们,ValueHolder 里面的方法以及字段可以是 static 的,例如:
将 ValueHolder 作为一个单独的类,或者一个内部类,这样也是能保证 Value 里面字段的可见性的,这是通过类加载器机制实现的,在加载同一个类的时候(类加载的过程中会初始化 static 字段并且运行 static 块代码),是通过 synchronized 关键字同步块保护的,参考其中类加载器(ClassLoader.java)的源码:
对于 syncrhonized 底层对应的 monitorenter 和 monitorexit,monitorenter 与 volatile 读有一样的内存屏障,即在操作之后加入 LoadLoad 和 LoadStore,monitorexit 与 volatile 写有一样的内存屏障,在操作之前加入 LoadStore + StoreStore 内存屏障,在操作之后加入 StoreLoad 内存屏障。所以,也是能保证可见性的。但是这样虽然写起来貌似很简便,效率上更加低(低了很多,类加载需要更多事情)并且不够灵活,只是作为一种扩展知识知道就好。
总结
- DCL 是一种常见的编程模式,对于锁保护的字段 value 会有两种字段可见性问题:
- 如果根据 Java 内存模型的定义,不考虑实际 JVM 的实现,那么 getValue 是有可能返回 null 的。但是这个一般都被现在 JVM 设计避免了,这一点我们在实际编程的时候可以不考虑。
- 可能读取到没有初始化完成的 Value 的字段值,这个可以通过在构造器完成与赋值给变量之间添加 StoreStore 内存屏障解决。可以通过将 Value 的字段设置为 final 解决,但是不够灵活。
- 最简单的方式是将 value 字段设置为 volatile 的,这也是 JDK 中使用的方式,官方也推荐这种。
- 效率最高的方式是使用 VarHandle 的 release 模式,这个模式只会引入 StoreStore 与 LoadStore 内存屏障,相对于 volatile 写的内存屏障要少很多(少了 StoreLoad,对于 x86 相当于没有内存屏障,因为 x86 天然有 LoadLoad,LoadStore,StoreStore,x86 仅仅不能天然保证 StoreLoad)