Question

我正在学习Java并发，并且知道以下单例不是完全线程安全的。由于指令重新排序，线程可能在初始化之前获取实例。防止此潜在问题的正确方法是使用volatile关键字。

public class DoubleCheckedLocking {
    private static Instance instance;
    public static Instance getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DoubleCheckedLocking.class) {
                if (instance == null)
                    instance = new Instance();
            }
        }
        return instance;
    }
}

我尝试在没有volatile关键字的情况下重现潜在问题，并编写了一个演示，表明使用上面的代码可能会在多线程环境中导致NullPointerException。但是我没有找到一种方法来明确地让Java编译器执行指令重新排序，并且我使用上面的单例的演示总是很好地运行而没有任何问题。

所以我的问题是如何显式启用/禁用Java编译器重新排序指令或如何在双重检查的锁定单例中使用volatile关键字来重现问题？

Answer 1

这里危险的事情不一定，其他线程可能会从null收到getInstance作为答案。危险的是，他们可能会观察到一个尚未正确初始化的实例。

要检查这一点，请在您的单身人士中添加几个字段，例如：

class Singleton {

    private List<Object> members;

    private Singleton() {
        members = new ArrayList<>();
        members.addAll(queryMembers());
    }

    private Collection<Object> queryMembers() {
        return Arrays.asList("Hello", 1, 2L, "world", new Object());
    }

    public int size() {
        return members.size();
    }

    private static Singleton instance = null;

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DoubleCheckedLocking.class) {
                if (instance == null)
                    instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

这被称为＆＃34;不安全的出版物＆＃34;。其他线程可能会看到单个实例部分初始化（即，members字段可能仍为null，或者列表可能为空，或者只是部分填充，或更糟：由于一个不一致的状态刚被添加的对象。）

在上面的示例代码中，size的外部调用者不应该看到与5不同的值，对吧？我没有尝试过，但如果时间不对，呼叫者可以观察到不同的值，我不会感到惊讶。

原因是，允许编译器翻译

instance = new Singleton();

成为

的内容

instance = allocate_instance(Singleton.class);   // pseudo-code
instance.<init>();

因此，我们有一个窗口，其中instance不再是null，但实际对象尚未正确初始化。

The "Double-Checked Locking is Broken" Declaration对此进行了深入的解释。

Answer 2

这是Java Concurrency in Practice书的摘录：

调试提示：对于服务器应用程序，请务必始终指定 -server JVM命令行在调用JVM时切换，甚至用于开发和测试。服务器JVM执行更多优化比客户端JVM，例如从循环中提取变量没有在循环中修改;可能似乎在开发环境（客户端JVM）可以在部署中中断环境（服务器JVM）。例如，如果我们“忘记”宣布清单3.4中的变量asleep as volatile，服务器JVM可以将测试从环路中提升（将其转换为无限循环），但是客户端JVM不会。出现的无限循环开发成本远远低于仅出现的开发成本生产

所以你可以尝试一下。但是没有100％可靠的方法来启用重新排序。

有没有办法显式启用/禁用Java编译器重新排序指令？

2 个答案: