无锁和无等待线程安全延迟初始化

Question

为了执行无锁和无等待延迟初始化，我执行以下操作：

private AtomicReference<Foo> instance = new AtomicReference<>(null);  

public Foo getInstance() {
   Foo foo = instance.get();
   if (foo == null) {
       foo = new Foo();                       // create and initialize actual instance
       if (instance.compareAndSet(null, foo)) // CAS succeeded
           return foo;
       else                                   // CAS failed: other thread set an object 
           return instance.get();             
   } else {
       return foo;
   }
}

除了一件事它工作得很好：如果两个线程看到实例null，他们都创建一个新对象，只有一个幸运地通过CAS操作设置它，这导致浪费资源。

有没有人建议另一种无锁惰性初始化模式，它可以降低两个并发线程创建两个昂贵对象的可能性？

Answer 1

如果你想要真正的无锁，你将不得不做一些旋转。您可以拥有一个线程 'win' 创建权，但其他线程必须旋转直到准备就绪。

private AtomicBoolean canWrite = new AtomicBoolean(false);  
private volatile Foo foo; 
public Foo getInstance() {
   while (foo == null) {
       if(canWrite.compareAndSet(false, true)){
           foo = new Foo();
       }
   }
   return foo;
}

这显然有忙转的问题（你可以在那里放一个睡眠或产量），但我可能仍然会推荐 Initialization on demand。

Answer 2

我认为您需要为对象创建本身进行一些同步。我会这样做：

// The atomic reference itself must be final!
private final AtomicReference<Foo> instance = new AtomicReference<>(null);
public Foo getInstance() {
  Foo foo = instance.get();
  if (foo == null) {
    synchronized(instance) {
      // You need to double check here
      // in case another thread initialized foo
      Foo foo = instance.get();
      if (foo == null) {
        foo = new Foo(); // actual initialization
        instance.set(foo);
      }
    }
  }
  return foo;
}

这是一种非常常见的模式，特别是对于懒惰的单身人士。 Double checked locking 最小化 synchronized 块实际执行的次数。

Answer 3

我不确定最终结果是否应该以性能为中心，如果是，下面不是解决方案。例如，您能否检查两次，并在第一次检查调用 thread.sleep 方法后随机 mili 秒小于 100 mili 秒。

private AtomicBoolean canWrite = new AtomicBoolean(false);  
private volatile Foo foo; 
public Foo getInstance() {
   if(foo==null){
          Thread.Sleep(getRandomLong(50)) // you need to write method for it
         if(foo==null){
            foo = new Foo();
      }
   }
   return foo;
}

Answer 4

我可能会选择惰性初始化单例模式：

private Foo() {/* Do your heavy stuff */}

private static class CONTAINER {
 private static final Foo INSTANCE = new Foo();
}

public static Foo getInstance() {
 return CONTAINER.INSTANCE;
}

我实际上没有看到任何理由为其自身使用 AtomicReference 成员字段。

Answer 5

使用另一个 volatile 变量来锁定怎么样？你可以用新变量做双锁吗？

无锁和无等待线程安全延迟初始化

Lock-free and wait-free thread-safe lazy initialization

java

multithreading

lock-free

lazy-initialization

wait-free