无锁和无等待的线程安全延迟初始化

Question

要执行无锁和无等待的延迟初始化，请执行以下操作：

private AtomicReference<Foo> instance = new AtomicReference<>(null);  

public Foo getInstance() {
   Foo foo = instance.get();
   if (foo == null) {
       foo = new Foo();                       // create and initialize actual instance
       if (instance.compareAndSet(null, foo)) // CAS succeeded
           return foo;
       else                                   // CAS failed: other thread set an object 
           return instance.get();             
   } else {
       return foo;
   }
}

除了一件事之外，它的效果非常好：如果两个线程看到实例为null ，它们都会创建一个新对象，只有一个幸运的是通过CAS操作来设置它，这会导致浪费资源。

有没有人建议另一种无锁延迟初始化模式，这会降低两个并发线程创建两个昂贵对象的可能性？

Answer 1

如果你想要真正的锁定自由，你将不得不做一些旋转。 您可以拥有一个线程'获胜'创建权，但其他人必须旋转直到它准备就绪。

private AtomicBoolean canWrite = new AtomicBoolean(false);  
private volatile Foo foo; 
public Foo getInstance() {
   while (foo == null) {
       if(canWrite.compareAndSet(false, true)){
           foo = new Foo();
       }
   }
   return foo;
}

这显然存在繁忙旋转的问题（你可以在那里放一个睡眠或产量），但我可能仍然会建议按需初始化 。

Answer 2

我认为你需要为对象创建本身进行一些同步。 我会做：

// The atomic reference itself must be final!
private final AtomicReference<Foo> instance = new AtomicReference<>(null);
public Foo getInstance() {
  Foo foo = instance.get();
  if (foo == null) {
    synchronized(instance) {
      // You need to double check here
      // in case another thread initialized foo
      Foo foo = instance.get();
      if (foo == null) {
        foo = new Foo(); // actual initialization
        instance.set(foo);
      }
    }
  }
  return foo;
}

这是一种非常常见的模式，特别是对于懒惰的单身人士。 双重检查锁定可最大限度地减少实际执行synchronized块的次数。

Answer 3

我可能会使用lazy init Singleton模式：

private Foo() {/* Do your heavy stuff */}

private static class CONTAINER {
 private static final Foo INSTANCE = new Foo();
}

public static Foo getInstance() {
 return CONTAINER.INSTANCE;
}

我实际上没有看到任何使用AtomicReference成员字段的原因。

Answer 4

如何使用另一个volatile变量来锁定？ 你可以使用新变量进行双锁吗？

Answer 5

我不确定最终结果是否应该以性能为中心，如果下面的是，则不是解决方案。 请你检查两次例如，在第一次检查后调用thread.sleep方法，随机mili秒小于100毫秒。

private AtomicBoolean canWrite = new AtomicBoolean(false);  
private volatile Foo foo; 
public Foo getInstance() {
   if(foo==null){
          Thread.Sleep(getRandomLong(50)) // you need to write method for it
         if(foo==null){
            foo = new Foo();
      }
   }
   return foo;
}