为什么在 Java 中双重检查锁定被破坏？

Question

这个问题与旧 Java 版本的行为和双重检查锁定算法的旧实现有关

较新的实现 use volatile 并依赖于稍微改变的 volatile 语义，因此它们没有损坏。

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声明字段分配始终是原子的，除了 long 或 double 的字段。

但是，当我读到为什么双重检查锁定被破坏的解释时，据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，因此它获取 锁定并开始初始化 价值。
2. 由于某些编程语言的语义，代码 允许编译器生成 更新共享变量指向 到一个部分构造的对象 在 A 完成执行之前 初始化。
3. 线程 B 注意到共享变量已被初始化（或 它出现），并返回其值。 因为线程 B 认为值是 已经初始化，它没有 获取锁。如果 B 使用对象 在所有初始化完成之前 A 被 B 看到（或者因为 A 尚未完成初始化或 因为一些初始化值 在物体中尚未渗出 到内存 B 使用（缓存 连贯性）），该程序可能 碰撞。
   （来自http://en.wikipedia.org/wiki/Double-checked_locking）。

什么时候可以？ 64位JVM分配操作是否可能不是原子的？ 如果不是，那么“双重检查锁定”是否真的被破坏了？

Answer 1

问题不在于原子性，而在于顺序。只要不违反happens-before，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来自类Helper的构造函数的所有指令执行之前调度更新helper的指令。

Answer 2

引用的赋值是原子的，但构造不是！所以如解释中所说，假设线程B想在线程A完全构造之前使用单例，由于引用不为null，它无法创建新实例，所以它只返回部分构造的对象。

如果您不确保发布 共享参考发生在之前 另一个线程加载共享 参考，然后写的 对新对象的引用可以是 重新排序与写入其 字段。在这种情况下，另一个线程 可以看到的最新值 对象引用但已过时 对象的部分或全部值 state - 部分构造的 目的。 -- Brian Goetz：Java 并发实践

由于对 null 的初始检查未同步，因此没有发布，因此可以重新排序。

Answer 3

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

因此，helper 字段可能会被分配一个对并非所有分配都发生的对象的引用，因此它没有完全初始化。

Answer 4

java中的双重检查锁存在多种问题：

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 即使你不了解所有细节（像我一样），也要相信这个好把戏是行不通的。

Answer 6

对不起，这可能与问题无关，我只是好奇。 在这种情况下，在分配和/或返回值之前获取锁不是更好吗？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有什么好处？

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...
}