在所有线程的同步块中初始化 static 变量，读取时不同步

Question

我经常看到以下模式。 一个线程将在同步块的 init() 方法中初始化客户端。 所有其他线程在开始使用其他 class 方法之前也称为 init() 方法。 初始化后客户端值不会改变。 他们不会将客户价值设置为易失性。

我的问题是，如果这样做是正确的？ 创建客户端并调用 init() 方法的所有线程是否会在 init 方法完成后看到由调用 init() 方法的第一个线程初始化的正确初始化值？

public class DB {

  private static Object lock = new Object();
  private static Client client;

  public init() {

    synchronized (lock) {
      if (client != null) {
        return;
      }
      client = new Client();
    }
  }

  public insert(Object data) {
    client.insert(data); // is this ok to access the client without volatile or synchronized?
  }
}

该模式背后的基本原理是，他们认为因为他们在 init() 方法中的同步块下读取客户端，客户端将被设置为正确的初始化值，并且由于客户端永远不会改变，他们可以在没有 volatile 或后同步。 这是正确的假设吗？

You can see this pattern for example here: https://github.com/brianfrankcooper/YCSB/blob/cd1589ce6f5abf96e17aa8ab80c78a4348fdf29a/mongodb/src/main/java/site/ycsb/db/MongoDbClient.java where they initialized the database in init method并在没有同步的情况下使用它。

Answer 1

只有当您保证在调用insert(data)之前调用了init()时，这样做才是安全的。

同步块创建了一个happens-before边： synchronized块的结束发生在下一次调用同一块之前。

这意味着如果一个线程调用了init() ，那么：

• client以前未初始化，因此在此调用时对其进行了初始化。
• client之前已初始化，并且在当前线程进入synchronized块之前已经发生了对client的写入。

然后不需要进一步的同步，至少对于client而言。

但是，如果线程不调用init() ，则无法保证client是否已初始化； 并且不能保证由另一个线程（调用init()的线程）初始化的client是否对当前线程（未调用init()的线程）可见。

依赖客户端首先调用init()是脆弱的。 使用热切初始化的字段会更好：

public class DB {

  private static final Client client = new Client();

  public insert(Object data) {
    client.insert(data);  // Guaranteed to be initialized once class loading is complete.
  }
}

或者，如果您必须懒惰地这样做，请使用懒惰的持有者：

public class DB {
  private static class Holder {
    private static final Client client = new Client();
  }

  public insert(Object data) {
    Holder.client.insert(data);  // Holder.client is initialized on first access.
  }
}

或者，当然，在insert方法中调用init() ：

  public insert(Object data) {
    init();
    client.insert(data);
  }

后一种方法的缺点是所有线程都必须同步。 在其他两种方法中，第一次调用后没有争用。

Answer 2

看起来这种模式背后的基本原理是确保您在应用程序中只能有一个Client实例。 对不同/相同数据库对象的init()方法的多次调用（并行/顺序）如果已经创建并且synchronized block只是为了确保客户端 object 将仅在multiple threads调用init()时创建一次，则不允许创建新客户端init()并行。

但这与客户端 object 上的insert()方法的安全调用无关，这完全取决于 insert() 方法的实现，该方法可能是线程安全的，也可能不是线程安全的。