DCL失效问题的探讨

引子:该问题由单例模式引申而来,涉及到的关键词有:线程安全、同步性能、编译执行、指令重排等。

先看一个简单的单例模式实现

public class InstanceHolder{
private static Instance ins = null;
private Instance(){}

public static Instance getInstance(){
if(ins == null){
     ins = new Instance();
}
return ins;
}

线程安全实现

public class InstanceHolder{
private static Instance ins = null;
private Instance(){}

public synchronized static Instance getInstance(){
if(ins == null){
     ins = new Instance();
}
return ins;
}

还能优化吗?
N天以后,勤奋好学的你看了一本refactoring的书,深深为之着迷,准备重构自己写的代码,现在的你已经不是当初的菜鸟,深知synchronized方法比未同步方法慢100倍!同时你也发现,只有第一次调用该方法时才需要同步,一旦ins创建成功,同步完全没必要!

终极版

public class InstanceHolder{
private static Instance ins = null;
private Instance(){}

public static Instance getInstance(){
if(ins == null){
    synchronized(InstanceHolder.class){
    //第二个线程进来时,有可能第一个线程已经创建了ins,所以再判断一次   
    if(ins == null){
             ins = new Instance();
        }
    //第一个线程有可能在锁释放之前,刷新了主内存数据,导致第二个线程获取到的ins不为null
    }
}
return ins;
}

只是看起来很完美
这种看起来很完美的优化技巧就是double-checked locking,但遗憾地告诉你,根据JLS规范,上面的代码不可靠!线程有可能得到一个不为null,但是构造不完全的对象。
Why?
造成不可靠的原因是编译器为了提高执行效率的指令重排。只要认为在单线程下是没问题的,它就可以进行乱序写入!以保证不要让cpu指令流水线中断。

指令重排
为了提高代码的执行效率,JVM会将执行频率高的代码编译成机器码;而对于频率不高的代码则仍然采用解释执行。
常见的编译优化方式有:
方法内联:免去参数、返回值传递过程
去虚拟化:接口的方法只有一个实现类,进行方法内联
冗余消除:运行时去掉无用代码
还有一些编译优化根据“逃逸分析”技术
标量替换:User u=new User(“zhang3”,18)
String n=“zhang3” int age=18,节省内存
栈上分配:逃逸对象直接在栈上分配,快速,GC及时
同步削除:去掉不必要的同步

new Instance()到底发生了什么?

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

上面的伪代码中2、3步可能重排


图片发自简书App

图片发自简书App

解决方案1
Java5以后的版本,可以利用volatile关键字。
Why?
在java5以前,volatile原语不怎么强大,只能保证对象的可见性
但在java5之后,volatile语义加强了,被volatile修饰的对象,将禁止该对象上的读写指令重排序
这样,就保证了线程B读对象时,已经初始化完全了

解决方案2
这也是官方比较推荐的一种方案(effective java 2nd)
点击(此处)折叠或打开
public class InstanceHolder{

private Instance(){}

//Lazy initialization holder class idiom for static fields
private static class Inner{
private static final Instance ins = new Instance()
}

public static Instance getInstance(){
return Inner.ins;
}

原理:一个类只有在被使用时才会初始化,而类初始化过程是非并行的,这些都由JLS能保证。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 158,117评论 4 360
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 66,963评论 1 290
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 107,897评论 0 240
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 43,805评论 0 203
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,208评论 3 286
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,535评论 1 216
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,797评论 2 311
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,493评论 0 197
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,215评论 1 241
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,477评论 2 244
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 31,988评论 1 258
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,325评论 2 252
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 32,971评论 3 235
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,055评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,807评论 0 194
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,544评论 2 271
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,455评论 2 266

推荐阅读更多精彩内容