이중 확인 잠금 및 지연 초기화

이중 확인 잠금의 유래

Java 프로그램에서는 일부 값비싼 객체의 초기화를 연기하고, 실제로 객체를 사용할 때만 초기화해야 하는 경우가 있습니다. 기술이 필요합니다.

지연된 초기화를 올바르게 구현하려면 몇 가지 기술이 필요합니다. 그렇지 않으면 문제가 발생하기 쉽습니다. 이에 대해 아래에서 하나씩 소개합니다.

옵션 1

public class UnsafeLazyInit{ 
private static Instance instance; 
 
  public static Instance getInstance(){ 
    if (instance == null){ 
         instance = new Instance(); 
     } 
     return instance; 
 } 
}

두 스레드가 별도로 getInstance를 호출하는 경우 공유 변수에 대한 액세스가 동기화되지 않으므로 다음 두 가지 상황에서는 오류가 발생하기 쉽습니다. 발생: 상황:

1. 스레드 A와 B 모두 인스턴스가 초기화되지 않은 것을 확인하여 각각 초기화했습니다.

2.instance=new 인스턴스 작업의 순서가 변경됩니다. 실제 실행 프로세스는 먼저 메모리를 할당한 다음 인스턴스에 값을 할당하고 마지막으로 초기화를 수행하는 것입니다. 이 경우 다른 스레드가 아직 초기화되지 않은 인스턴스 개체를 읽을 수 있습니다.

옵션 2

public class UnsafeLazyInit{ 
private static Instance instance; 
 
public static synchronized Instance getInstance(){ 
    if (instance == null){ 
         instance = new Instance(); 
     } 
     return instance; 
 } 
}

이 접근 방식의 문제점은 인스턴스를 읽을 때마다 동기화되어야 하며 이는 성능에 더 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

옵션 3

옵션 3은 잘못된 이중 감지 잠금 구현입니다. 코드를 살펴보세요.

public class UnsafeLazyInit{ 
private static Instance instance; 
 
public static Instance getInstance(){ 
    if (instance == null){ 
         synchronized(UnsafeLazyInit.classs){ 
             if (instance == null){ 
                  instance = new Instance(); 
               } 
          } 
     } 
     return instance; 
  } 
}

이 솔루션은 위의 두 가지 솔루션을 해결하는 것으로 보입니다. 문제가 있지만 문제도 있습니다.

문제 원인

instance = new Instance();

실제 실행 시 이 문은 다음과 같이 세 개의 문으로 분할될 수 있습니다.

memory = allocate(); 
ctorInstance(memory); //2 
instance = memory; //3

재순서 규칙에 따르면 마지막 두 문은 데이터 종속성이 없으므로 재정렬이 가능합니다.

재정렬 후 인스턴스 필드가 할당된 후 가리키는 개체가 아직 초기화되지 않았을 수 있으며 인스턴스 필드는 다른 스레드에서 읽을 수 있는 정적 필드라는 의미이며, 그 다음에는 다른 스레드에서 인스턴스를 읽을 수 있습니다. 아직 초기화되지 않은 필드를 읽을 수 있습니다.

휘발성 기반 솔루션

이 문제를 해결하려면 명령문 2와 명령문 3의 재정렬만 금지하면 휘발성을 사용하여 인스턴스를 수정할 수 있습니다.

개인 휘발성 정적 인스턴스 인스턴스;

휘발성 의미 체계는 휘발성이 휘발성 다음에 쓰기 전에 컴파일러가 작업 순서를 바꾸는 것을 금지하기 때문입니다.

클래스 초기화 기반 솔루션

Java 언어 사양에서는 각 클래스 또는 인터페이스 C에 대해 이에 대응하는 고유한 초기화 잠금 LC가 있고 C에서 LC로의 매핑을 구현한다고 규정합니다. JVM. 각 스레드는 클래스에 대한 정보를 읽을 때 클래스가 초기화되지 않은 경우 이를 초기화하기 위해 LC를 얻으려고 시도합니다. 획득에 실패하면 다른 스레드가 LC를 해제할 때까지 기다립니다. LC를 얻을 수 있으면 클래스의 초기화 상태를 확인해야 하며, 비트 초기화인 경우 초기화를 수행해야 합니다. 초기화 중인 경우 다른 스레드가 초기화를 완료할 때까지 기다려야 합니다. 초기화된 경우 이 유형의 개체를 직접 사용하세요.

public class InstanceFactory{ 
    private static class InstanceHolder{ 
        public static Instance = new Instance(); 
     } 
      
    public static Instance getInstance(){ 
        return InstanceHolder.instance; //这里将导致instance类被初始化 
    }     
}

결론

필드의 지연 초기화는 클래스 초기화 또는 인스턴스 생성의 오버헤드를 줄이지만 지연 초기화된 필드에 대한 액세스가 0인 오버헤드를 증가시킵니다. 대부분의 경우 일반 초기화가 지연 초기화보다 낫습니다. 인스턴스 필드에 대해 스레드로부터 안전한 지연 초기화를 사용해야 하는 경우 위에서 설명한 휘발성 기반의 지연 초기화 구성표를 사용하십시오. 정적 필드에 대해 스레드로부터 안전한 지연 초기화를 사용해야 하는 경우에는 다음을 기반으로 하는 지연 초기화를 사용하십시오. 위의 클래스 초기화 방식.