為什么在Java中雙重檢查鎖定被破壞？

Question

此問題涉及舊Java版本的行為和雙重檢查鎖定算法的舊實現

較新的實現使用volatile並依賴於稍微改變的volatile語義，因此它們不會被破壞。

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據說，除了long或double字段外，字段賦值總是原子的。

但是，當我讀到為什么雙重檢查鎖定被破壞的解釋時，它說問題在於賦值操作：

// 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. 線程A注意到該值未初始化，因此它獲得鎖定並開始初始化該值。
2. 由於某些編程語言的語義，允許編譯器生成的代碼在A完成初始化之前更新共享變量以指向部分構造的對象。
3. 線程B注意到共享變量已初始化（或顯示），並返回其值。 因為線程B認為該值已經初始化，所以它不會獲得鎖定。 如果B在B看到A完成的所有初始化之前使用該對象（因為A尚未完成初始化或者因為對象中的某些初始化值尚未滲透到內存B使用（緩存一致性）） ，該程序可能會崩潰。
   （來自http://en.wikipedia.org/wiki/Double-checked_locking ）。

什么時候可能？ 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“雙重檢查鎖定”是否真的被打破了？

Answer 1

問題不在於原子性，而在於它的排序。 只要不違反發生之前的情況 ，JVM就可以重新排序指令以提高性能。 因此，運行時理論上可以在執行類Helper的構造函數的所有指令之前調度更新helper程序的指令。

Answer 2

引用的賦值是原子的，但構造不是！ 因此，如解釋中所述，假設線程B想要在線程A完全構造它之前使用單例，它不能創建新實例，因為引用不是null，因此它只返回部分構造的對象。

如果您不確保在另一個線程加載該共享引用之前發布共享引用，則可以通過寫入其字段來重新排序對新對象的引用的寫入。 在這種情況下，另一個線程可以看到對象引用的最新值，但是對象的某些或全部狀態的過期值 - 部分構造的對象。 - Brian Goetz：Java Concurrency in Practice

由於初始檢查null未同步，因此沒有發布，並且可以進行此重新排序。

Answer 3

可能需要在構造函數中構造Helper實例的幾個賦值，並且語義允許它們相對於賦值helper = new Helper()重新排序。

因此，可以為字段helper分配對未進行所有分配的對象的引用，以使其未完全初始化。

Answer 4

在java中雙重檢查鎖定有各種各樣的問題：

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

Answer 5

閱讀這篇文章： http ： //www.javaworld.com/jw-02-2001/jw-0209-double.html即使你不理解所有細節（像我一樣），只要相信這個好方法不起作用。

Answer 6

對不起，這可能與這個問題有點無關，我只是好奇。 在這種情況下，在分配之前獲取鎖和/或返回值是不是更好？ 喜歡：

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();
    }
}

或者使用雙重檢查鎖定是否有任何優勢？

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...
}