为什么在Java中双重检查锁定被破坏？

Question

此问题涉及旧Java版本的行为和双重检查锁定算法的旧实现

较新的实现使用volatile并依赖于稍微改变的volatile语义，因此它们不会被破坏。

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据说，除了long或double字段外，字段赋值总是原子的。

但是，当我读到为什么双重检查锁定被破坏的解释时，它说问题在于赋值操作：

// Broken multithreaded version
// "Double-Checked Locking" idiom
class Foo {
    private Helper helper = null;
    public Helper getHelper() {
        if (helper == null) {
            synchronized(this) {
                if (helper == null) {
                    helper = new Helper();
                }
            }
        }
        return helper;
    }

    // other functions and members...
}

1. 线程A注意到该值未初始化，因此它获得锁定并开始初始化该值。
2. 由于某些编程语言的语义，允许编译器生成的代码在A完成初始化之前更新共享变量以指向部分构造的对象。
3. 线程B注意到共享变量已初始化（或显示），并返回其值。 因为线程B认为该值已经初始化，所以它不会获得锁定。 如果B在B看到A完成的所有初始化之前使用该对象（因为A尚未完成初始化或者因为对象中的某些初始化值尚未渗透到内存B使用（缓存一致性）） ，该程序可能会崩溃。
   （来自http://en.wikipedia.org/wiki/Double-checked_locking ）。

什么时候可能？ 是否有可能在64位JVM分配操作中不是原子的？ 如果不是那么“双重检查锁定”是否真的被打破了？

Answer 1

问题不在于原子性，而在于它的排序。 只要不违反发生之前的情况 ，JVM就可以重新排序指令以提高性能。 因此，运行时理论上可以在执行类Helper的构造函数的所有指令之前调度更新helper程序的指令。

Answer 2

引用的赋值是原子的，但构造不是！ 因此，如解释中所述，假设线程B想要在线程A完全构造它之前使用单例，它不能创建新实例，因为引用不是null，因此它只返回部分构造的对象。

如果您不确保在另一个线程加载该共享引用之前发布共享引用，则可以通过写入其字段来重新排序对新对象的引用的写入。 在这种情况下，另一个线程可以看到对象引用的最新值，但是对象的某些或全部状态的过期值 - 部分构造的对象。 - Brian Goetz：Java Concurrency in Practice

由于初始检查null未同步，因此没有发布，并且可以进行此重新排序。

Answer 3

可能需要在构造函数中构造Helper实例的几个赋值，并且语义允许它们相对于赋值helper = new Helper()重新排序。

因此，可以为字段helper分配对未进行所有分配的对象的引用，以使其未完全初始化。

Answer 4

在java中双重检查锁定有各种各样的问题：

http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html

Answer 5

阅读这篇文章： http ： //www.javaworld.com/jw-02-2001/jw-0209-double.html即使你不理解所有细节（像我一样），只要相信这个好方法不起作用。

Answer 6

对不起，这可能与这个问题有点无关，我只是好奇。 在这种情况下，在分配之前获取锁和/或返回值是不是更好？ 喜欢：

private Lock mLock = new ReentrantLock();
private Helper mHelper = null;

private Helper getHelper() {
    mLock.lock();
    try {
        if (mHelper == null) {
            mHelper = new Helper();
        }
        return mHelper;
    }
    finally {
        mLock.unlock();
    }
}

或者使用双重检查锁定是否有任何优势？

Answer 7

/*Then the following should work.
  Remember: getHelper() is usually called many times, it is BAD 
  to call synchronized() every time for such a trivial thing!
*/
class Foo {

private Helper helper = null;
private Boolean isHelperInstantiated;
public Helper getHelper() {
    if (!isHelperInstantiated) {
        synchronized(this) {
            if (helper == null) {
                helper = new Helper();
                isHelperInstantiated = true;
            }
        }
    }
    return helper;
}

// other functions and members...
}