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Effective Java - Use lazy initialization judiciously
Problem
這個Item是在探討使用Lazy initialization的時機與方法,而在多執行緒存取的時,較容易發生問題。如以下程式要初始化一個Singleton物件,但在多執行緒的情況下,Client可能會拿到不是唯一的instance:
public class Singleton { private static Singleton instance; public static Singleton get() { if( instance == null ) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
Single-check idiom
第一個方法是基於原本問題的改良,適用於能接受重複初始化,會比問題程式碼效能稍微好一些。
public class Singleton { private static volatile Singleton instance; public static Singleton get() { Singleton result = instance; if( result == null ) { result = instance = new Singleton(); } return result; } }這裡用result local variable的原因,是為了要讓instance變數在已初始化情況下只存取一次;這是由於volatile宣告會強制Thread在使用instance時,去讀取最新的資料。根據作者所說,效能會差1.4倍。
Normal Initialization
在一般情況下,因為JVM ClassLoader載入類別是Thread-Safe,直接使用以下方法就不會有Multi-thread的問題:
private final static Singleton instance = new Singleton();但如果初始化這個物件的效能成本很大,希望能等到有使用到才初始化,就不適用這種做法。
Synchronized Method
針對要做延遲初始化又要Thread-Safe,我年輕時且目前看到最多人使用的寫法如下:
public synchronized static Singleton get() { //... }這做法的缺點就是在初始化之後,每一個Thread要存取時,都會受到這個synchronized的影響而慢一點。
Double-check idiom
雙重檢查鎖定模式的做法,能解決使用Synchronized Method效能的問題,又能確保只會初始化一次:
public class Singleton { private static Singleton instance; public static Singleton get() { Singleton result = instance; if( result != null ) { // no locking return result; } synchronized(Singleton.class) { if( instance != null ) { // with locking return instance; } result = instance = new Singleton(); } return result; } }第一次的instance檢查不會受lock控管,只要在第一次初始化後,就能夠使用;第二次的instance檢查是為了避免Multi-thread情況下,重複初始化的問題。這個方法適用於非static的變數,我是都以static當例子較簡單。(我的程式碼與effective java有落差,因為我認為書內的程式在with locking的檢查並沒assign instance給result,一定會有問題)
Lazy initialization holder class idiom
Lazy initialization holder class的做法,之前在第二版的時候並沒有特別注意,直到我看
Note
Effective Java第三版Item 83。
Reference
- Java Threads, 3/e
- Java高併發編程詳解:多線程與架構設計, 汪文君