为什么 Java 中的双重检查锁定会被破坏？

Question

这个问题涉及旧 Java 版本的行为和双重检查锁定算法的旧实现

新实现 使用 易失性 并依赖于稍微改变的易失性语义，因此它们不破碎的。

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据说，除了 long 或 double 字段之外，字段赋值始终是原子的。

但是，当我读到为什么双重检查锁定被破坏的解释时，据说问题出在赋值操作中：

// 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 注意到该值尚未初始化，因此它获取了 锁定并开始初始化 值。
2. 由于某些编程语言的语义，代码 允许编译器生成 将共享变量更新为指向 到部分构造的对象 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（或者这样 它出现），并返回它的值。 因为线程 B 认为该值是 已经初始化了，它没有 获取锁。如果 B 使用该对象 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 在对象中尚未渗透 到内存 B 使用（缓存 连贯性）），该程序可能会 碰撞。
   （来自http://en.wikipedia.org/wiki/Double-checked_locking).

什么时候可以呢？ 64 位 JVM 上的赋值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。允许 JVM 对指令重新排序以提高性能，只要 发生在之前没有被违反。因此，理论上，运行时可以在执行 Helper 类构造函数的所有指令之前安排更新 helper 的指令。

Answer 2

引用的赋值是原子的，但构造却不是！因此，正如解释中所述，假设线程 B 在线程 A 完全构造单例之前想要使用该单例，则它无法创建新实例，因为引用不为 null，因此它只返回部分构造的对象。

如果您不确保发布
共享引用发生在之前
另一个线程加载共享的
参考，然后写入
对新对象的引用可以是
重新排序并写入其
字段。在这种情况下，另一个线程
可以看到最新的值
对象引用但已过时
部分或全部对象的值
state - 部分构建的状态
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，并且可以进行重新排序。

Answer 3

在构造函数内构造 Helper 的实例可能需要进行多次赋值，并且语义允许它们根据赋值 helper = new Helper() 重新排序。

因此，helper 字段可能被分配了对某个对象的引用，但并未发生所有分配，因此它未完全初始化。

Answer 4

java中的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
即使您不了解所有细节（像我一样），也只是相信这个好技巧不起作用。

Answer 6

/*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...
}