java内存模型之双重检查锁定与线程安全的延迟初始化

简介: java内存模型之双重检查锁定与线程安全的延迟初始化

双重检查锁定

public class UnsafeLazyInitialization {
    private static Instance instance;
    public static Instance getInstance() {
        if (instance == null) // 1:A线程执行
            instance = new Instance(); // 2:B线程执行
        return instance;
    }
}
public class SafeLazyInitialization {
    private static Instance instance;

    public synchronized static Instance getInstance() {
        if (instance == null)
            instance = new Instance();
        return instance;
    }
}
public class DoubleCheckedLocking { // 1
    private static Instance instance; // 2
    public static Instance getInstance() { // 3
        if (instance == null) { // 4:第一次检查
            synchronized (DoubleCheckedLocking.class) { // 5:加锁
                if (instance == null) // 6:第二次检查
                    instance = new Instance(); // 7:问题的根源出在这里
            } // 8
        } // 9
        return instance; // 10
    } // 11
}

双重检查锁定看起来似乎很完美,但这是一个错误的优化!在线程执行到第4行,代码读取到instance不为null时,instance引用的对象有可能还没有完成初始化。

问题在于第七步,可分为三步:

memory = allocate(); // 1:分配对象的内存空间
ctorInstance(memory); // 2:初始化对象
instance = memory; // 3:设置instance指向刚分配的内存地址

2和3可能发生重排序

这个重排序在没有改变单线程程序执行结果的前提下,可以提高程序的执行性能。

但A2和A3的重排序,将导致线程B在B1处判断出instance不为空,线程B接下来将访问instance引用的对象。此时,线程B将会访问到一个还未初始化的对象。

解决方案:

1)不允许2和3重排序。

2)允许2和3重排序,但不允许其他线程“看到”这个重排序。

基于volatile的解决方案

public class SafeDoubleCheckedLocking {
    private volatile static Instance instance;

    public static Instance getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SafeDoubleCheckedLocking.class) {
                if (instance == null)
                    instance = new Instance(); // instance为volatile,现在没问题了
            }
        }
        return instance;
    }
}

这个方案本质上是通过禁止2和3之间的重排序,来保证线程安全的延迟初始化。

基于类初始化的解决方案

public class InstanceFactory {
    private static class InstanceHolder {
        public static Instance instance = new Instance();
    }
    public static Instance getInstance() {
        return InstanceHolder.instance ; // 这里将导致InstanceHolder类被初始化
    }
}

这个方案的实质是:允许3行伪代码中的2和3重排序,但不允许非构造线程(这里指线程B)“看到”这个重排序。

首次发生下列任意一种情况时,一个类或接口类型T将被立即初始化:

1)T是一个类,而且一个T类型的实例被创建。

2)T是一个类,且T中声明的一个静态方法被调用。

3)T中声明的一个静态字段被赋值。

4)T中声明的一个静态字段被使用,而且这个字段不是一个常量字段。

5)T是一个顶级类(Top Level Class,见Java语言规范的§7.6),而且一个断言语句嵌套在T内部被执行。

在InstanceFactory示例代码中,首次执行getInstance()方法的线程将导致InstanceHolder类被初始化(符合情况4)。

JVM在类初始化期间会获取这个初始化锁,并且每个线程至少获取一次锁来确保这个类已经被初始化过了

字段延迟初始化降低了初始化类或创建实例的开销,但增加了访问被延迟初始化的字段的开销。

在大多数时候,正常的初始化要优于延迟初始化。如果确实需要对实例字段使用线程安全的延迟初始化,请使用上面介绍的基于volatile的延迟初始化的方案;

如果确实需要对静态字段使用线程安全的延迟初始化,请使用上面介绍的基于类初始化的方案

相关文章
|
5天前
|
安全 Java API
java如何请求接口然后终止某个线程
通过本文的介绍,您应该能够理解如何在Java中请求接口并根据返回结果终止某个线程。合理使用标志位或 `interrupt`方法可以确保线程的安全终止,而处理好网络请求中的各种异常情况,可以提高程序的稳定性和可靠性。
35 6
|
18天前
|
存储 监控 小程序
Java中的线程池优化实践####
本文深入探讨了Java中线程池的工作原理,分析了常见的线程池类型及其适用场景,并通过实际案例展示了如何根据应用需求进行线程池的优化配置。文章首先介绍了线程池的基本概念和核心参数,随后详细阐述了几种常见的线程池实现(如FixedThreadPool、CachedThreadPool、ScheduledThreadPool等)的特点及使用场景。接着,通过一个电商系统订单处理的实际案例,分析了线程池参数设置不当导致的性能问题,并提出了相应的优化策略。最终,总结了线程池优化的最佳实践,旨在帮助开发者更好地利用Java线程池提升应用性能和稳定性。 ####
|
20天前
|
缓存 Java 开发者
Java多线程编程的陷阱与最佳实践####
本文深入探讨了Java多线程编程中常见的陷阱,如竞态条件、死锁和内存一致性错误,并提供了实用的避免策略。通过分析典型错误案例,本文旨在帮助开发者更好地理解和掌握多线程环境下的编程技巧,从而提升并发程序的稳定性和性能。 ####
|
14天前
|
安全 算法 Java
Java多线程编程中的陷阱与最佳实践####
本文探讨了Java多线程编程中常见的陷阱,并介绍了如何通过最佳实践来避免这些问题。我们将从基础概念入手,逐步深入到具体的代码示例,帮助开发者更好地理解和应用多线程技术。无论是初学者还是有经验的开发者,都能从中获得有价值的见解和建议。 ####
|
14天前
|
Java 调度
Java中的多线程编程与并发控制
本文深入探讨了Java编程语言中多线程编程的基础知识和并发控制机制。文章首先介绍了多线程的基本概念,包括线程的定义、生命周期以及在Java中创建和管理线程的方法。接着,详细讲解了Java提供的同步机制,如synchronized关键字、wait()和notify()方法等,以及如何通过这些机制实现线程间的协调与通信。最后,本文还讨论了一些常见的并发问题,例如死锁、竞态条件等,并提供了相应的解决策略。
38 3
|
15天前
|
监控 Java 开发者
深入理解Java中的线程池实现原理及其性能优化####
本文旨在揭示Java中线程池的核心工作机制,通过剖析其背后的设计思想与实现细节,为读者提供一份详尽的线程池性能优化指南。不同于传统的技术教程,本文将采用一种互动式探索的方式,带领大家从理论到实践,逐步揭开线程池高效管理线程资源的奥秘。无论你是Java并发编程的初学者,还是寻求性能调优技巧的资深开发者,都能在本文中找到有价值的内容。 ####
|
20天前
|
缓存 Java 开发者
Java多线程并发编程:同步机制与实践应用
本文深入探讨Java多线程中的同步机制,分析了多线程并发带来的数据不一致等问题,详细介绍了`synchronized`关键字、`ReentrantLock`显式锁及`ReentrantReadWriteLock`读写锁的应用,结合代码示例展示了如何有效解决竞态条件,提升程序性能与稳定性。
73 6
|
18天前
|
监控 Java 数据库连接
Java线程管理:守护线程与用户线程的区分与应用
在Java多线程编程中,线程可以分为守护线程(Daemon Thread)和用户线程(User Thread)。这两种线程在行为和用途上有着明显的区别,了解它们的差异对于编写高效、稳定的并发程序至关重要。
26 2
|
18天前
|
监控 Java 开发者
Java线程管理:守护线程与本地线程的深入剖析
在Java编程语言中,线程是程序执行的最小单元,它们可以并行执行以提高程序的效率和响应性。Java提供了两种特殊的线程类型:守护线程和本地线程。本文将深入探讨这两种线程的区别,并探讨它们在实际开发中的应用。
25 1
|
20天前
|
安全 Java 开发者
Java中的多线程编程:从基础到实践
本文深入探讨了Java多线程编程的核心概念和实践技巧,旨在帮助读者理解多线程的工作原理,掌握线程的创建、管理和同步机制。通过具体示例和最佳实践,本文展示了如何在Java应用中有效地利用多线程技术,提高程序性能和响应速度。
54 1