我可以初始化一个静态成员并跨线程共享它吗？

Question

这是我第一次尝试编写使用多线程的程序，所以我有几个关于在我的程序中使用并发的问题。

我的程序从 Web UI 获取用户输入，然后使用该用户输入启动一个进程。我知道我必须使用并发，因为这个过程需要一个多小时，而且我不可能让用户在开始下一个过程之前等待一个过程完成。

以下简化代码处理用户输入，然后启动该过程。

protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
    String myInput = request.getParameter("input");
    Thread t = new Thread(new MyRunnable(myInput));
    t.start();

    response.setContentType("text/html");
    PrintWriter out = response.getWriter();
    out.println("Process started!");
    out.close();
}

以下代码是我实际过程的简化。

public class MyRunnable implements Runnable {

    private static HashMap<String,String> mapOfConstants = null;

    private String member;

    public MyRunnable(String member) {
        this.member = member;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (mapOfConstants == null) init();
        // and so on...
    }

    private void init() {
        mapOfConstants = new HashMap<String,String>();
        mapOfConstants.put("LOCATION", "http://localhost/folder");
        // and so on...
    }

}

在我上面的代码中，我打算将一系列占位符定义为一个常量，将存储在HashMapmapOfConstants中。

编辑： 最终我可能想让这个映射的初始化从其他地方获取值，比如一个文本文件。

我的代码是否实现了在 MyRunnable 的所有实例之间共享此占位符映射的目的，只执行一次此初始化过程？

Answer 1

如果你想在所有用户之间共享常量，那么你就在正确的道路上但是你必须synchronize你的代码。

synchronize 你的代码最简单的方法是编写

public synchronized void run() {
}

请阅读一些关于 Java 同步的教程，因为这是 Java 的一个雷区，即使是经验丰富的开发人员有时也会遇到问题。

第二个问题：请写一个新问题。

Answer 2

我正在回答您的问题 1，您应该针对问题 2 发布另一个问题。

我的代码是否达到分享这个占位图的目的 在 MyRunnable 的所有实例中，执行此初始化过程 只有一次？

是的，但它不是线程安全的。所以你有两个选择：

我的回答假设您不想更改地图内容 运行时，正如您所说，它是一个常量映射。

• 选项 1：制作映射 final 并使用 Collections.unmodifiableMap 并在 static 块中对其进行初始化，这也使您的代码线程安全。

• 选项 2：（同步）如果你想使用这里显然不需要的延迟初始化，那么你必须让你的代码线程安全。 您的代码不是线程安全的。

原因：多个运行线程可以看到map为null并调用init，会多次初始化map。使用synchronized 块。

//keeping map `volatile`
private static volatile HashMap<String,String> mapOfConstants = null;

...
if(map == null)
  synchronized(SomeClass.class){
     if(map == null){
        init();
     }
  }

Answer 3

我知道这不会受到强烈欢迎，但您的代码几乎没问题。尽管不是严格的线程安全（就只加载一次属性而言）它仍然是正确的（就不创建损坏的数据而言）。

最大的变化是这样的：

private void init() {
    HashMap<String,String> tempMap = new HashMap<String,String>(); // <--- new object assigned to a placeholder variable
    tempMap.put("LOCATION", "http://localhost/folder");
    // and so on...
    mapOfConstants = Collections.unmodifiableMap(tempMap); // <--- atomic assignment here
}

假设mapOfConstants 实际上是一些标准的属性集，它们将从文件加载并且永远不会更改，最大的“风险”是前几个任务都会认为地图为空并加载它。在编写代码时，进一步的风险是多个线程会同时修改它。使用上面修改过的代码，可能会有多个版本的地图，但所有版本都是正确的并且不会损坏，因为地图是原子分配的。最终，JVM 将整理出当前与该静态成员关联的映射是哪个映射，并且任何其他副本都将作为垃圾收集。

Answer 4

是的，您可以初始化一个静态成员一次并在线程间共享它，但前提是您必须谨慎行事。例如，所有 init() 调用站点必须同步；也就是说，init() 只能从构造函数或同步方法中调用。或者，您可以在静态初始化块中初始化 mapOfConstants 变量。无论您使用哪种方法，您可能还需要将 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 实现视为 mapOfConstants 变量的具体类型，因为这样可以避免以后的麻烦。

不小心可能会导致您遇到“双重检查锁定”竞争条件。此外，初始化静态引用变量通常被认为是一种反模式，因为在这种情况下，映射中的条目可以在程序的一次激活内无限制地增长。通常，这种引用的唯一可接受的用法是，如果内容是恒定的，或者内容随着时间的推移增长非常缓慢（以对数方式思考）。使用java.util.WeakHashMap 可能有助于对数增长，否则，明智地使用weak references。

到目前为止，重点似乎是初始化静态 mapOfConstants 变量。但这忘记了地图的全部目的是（通常）在最好的情况下存储一些东西以供以后在 O(1) 时间内检索。请记住，当存储和检索操作（在 mapOfConstants 变量上）跨越线程边界时，这些操作也必须同步。一个线程的不同步、添加或编辑可能会被其他线程遗漏，这可能会影响您程序的数据完整性。

Answer 5

首先，不要在run() 方法中初始化地图，不能保证初始化只发生一次。当然，在这种情况下，无论您创建该映射多少次，最终都会将一个设置为静态引用，而其他的将被 GCed。它只是不漂亮。我建议使用静态初始化块：

private final static Map<String,String> mapOfConstants;
static {
    Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
    // initialize map.
    map.put("", "");
    ...

    // convert the map into unmodifiable
    mapOfConstants = Collections.unmodifiableMap(map);
}

但是，还有另一种方法可以在多个线程之间共享常量映射。由于您正在考虑从文本文件中加载常量，您是否考虑过从 Runnable 中提取静态引用，在其他地方初始化映射，然后传入引用？构造函数采用额外的地图引用。

public class MyRunnable implements Runnable {

    private final Map<String,String> mapOfConstants = null;

    private String member;

    public MyRunnable(String member, Map<String,String> mapOfConstants) {
        this.member = member;
        this.mapOfConstants = mapOfConstants;
    }
    ....
}

然后在您的 servlet 中，从 MapOfConstantsFactory 获取地图参考

protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws     ServletException, IOException {
    Map<String, String> sharedMapOfConstants = MapOfConstantsFactory.getMapOfConstants();
    String myInput = request.getParameter("input");
    Thread t = new Thread(new MyRunnable(myInput, sharedMapOfConstants));
    t.start();

    response.setContentType("text/html");
    PrintWriter out = response.getWriter();
    out.println("Process started!");
    out.close();
}

这样您就可以针对不同的常量配置编写测试，而无需修改您的 Runnable 类。