在所有線程的同步塊中初始化 static 變量，讀取時不同步

Question

我經常看到以下模式。 一個線程將在同步塊的 init() 方法中初始化客戶端。 所有其他線程在開始使用其他 class 方法之前也稱為 init() 方法。 初始化后客戶端值不會改變。 他們不會將客戶價值設置為易失性。

我的問題是，如果這樣做是正確的？ 創建客戶端並調用 init() 方法的所有線程是否會在 init 方法完成后看到由調用 init() 方法的第一個線程初始化的正確初始化值？

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?
  }
}

該模式背后的基本原理是，他們認為因為他們在 init() 方法中的同步塊下讀取客戶端，客戶端將被設置為正確的初始化值，並且由於客戶端永遠不會改變，他們可以在沒有 volatile 或后同步。 這是正確的假設嗎？

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並在沒有同步的情況下使用它。

Answer 1

只有當您保證在調用insert(data)之前調用了init()時，這樣做才是安全的。

同步塊創建了一個happens-before邊： synchronized塊的結束發生在下一次調用同一塊之前。

這意味着如果一個線程調用了init() ，那么：

• client以前未初始化，因此在此調用時對其進行了初始化。
• client之前已初始化，並且在當前線程進入synchronized塊之前已經發生了對client的寫入。

然后不需要進一步的同步，至少對於client而言。

但是，如果線程不調用init() ，則無法保證client是否已初始化； 並且不能保證由另一個線程（調用init()的線程）初始化的client是否對當前線程（未調用init()的線程）可見。

依賴客戶端首先調用init()是脆弱的。 使用熱切初始化的字段會更好：

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，如果您必須懶惰地這樣做，請使用懶惰的持有者：

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，當然，在insert方法中調用init() ：

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

后一種方法的缺點是所有線程都必須同步。 在其他兩種方法中，第一次調用后沒有爭用。

Answer 2

看起來這種模式背后的基本原理是確保您在應用程序中只能有一個Client實例。 對不同/相同數據庫對象的init()方法的多次調用（並行/順序）如果已經創建並且synchronized block只是為了確保客戶端 object 將僅在multiple threads調用init()時創建一次，則不允許創建新客戶端init()並行。

但這與客戶端 object 上的insert()方法的安全調用無關，這完全取決於 insert() 方法的實現，該方法可能是線程安全的，也可能不是線程安全的。