Find Bugs自己的bug. Find Bugs‘ bug.

博客讨论了在Java中静态变量的懒初始化问题,涉及线程安全和FindBugs检测工具。文章首先介绍了使用`synchronized`关键字的解决方案,然后转向自定义锁以避免效率问题,但FindBugs误报了双重检查锁定问题。最后,通过使用`volatile`关键字解决了这个问题,确保了可见性和避免指令重排序,消除了错误提示。

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一个静态变量,特定情况才需要实例化.

   private static ConcurrentMap<String, String> table2entity = null; //静态变量,特定情况才需要实例化.

    static ConcurrentMap<String, String> getTable2entityMap() { 
        if (table2entity == null) {
            table2entity = new ConcurrentHashMap<>();
            initTable2Entity();
        }

        return table2entity;
    }

用Find Bugs检测, 会报:

Incorrect lazy initialization of static field.

Incorrect lazy initialization of static field org.xxx.Abc.table2entity in org.xxx.Abc..getTable2entityMap() [Troubling(14), Normal  confidence]

主要原因是线程安全问题。多线程有可能会对该方法调用造成实例化多次。在该方法加synchronized,错误就可消除。但synchronized效率不高。

后来改成加自定义锁,

//private static byte lock[] = new byte[0];

private static final byte lock[] = new byte[0];

    static ConcurrentMap<String, String> getTable2entityMap() { //just create the Javabean files would use
        if (table2entity == null) {
            synchronized (lock) {
                if (table2entity == null) {
                    table2entity = new ConcurrentHashMap<>();
                    initTable2Entity();
                }
            }
        }
        return table2entity;
    }

然后Find Bugs看不懂了,报了以下错误, 认为作了双重检测了。

Possible doublecheck on Field.

Possible doublecheck on org.xxx.Abc.table2entity in org.xxx.Abc..getTable2entityMap()[Troubling(14), Normal confidence]

到这里,假如认为,这是Find Bugs自己的bug, 那就需要了解另一个概念了——Java多线程双重加锁  , 及可能问题.

例子:

(指令重排优化导致)

private static ActivityLifeManager sInstance;

public static ActivityLifeManager getInstance() {
    if (sInstance == null) {
        synchronized (ActivityLifeManager.class) {
            if (sInstance == null) {
                sInstance = new ActivityLifeManager();
            }
        }
    }
    return sInstance;
}

双重加锁可能存在的一个问题就是

例如线程1已经分配了地址给instance 但是还没有初始化, 此时线程2 判断intance不是null 直接返回

解决:
volatile的一个语义是禁止指令重排序优化,也就保证了instance变量被赋值的时候对象已经是初始化过的,从而避免了上面说到的问题。

对于可见性,Java提供了volatile关键字来保证可见性。

  当一个共享变量被volatile修饰时,它会保证修改的值会立即被更新到主存,当有其他线程需要读取时,它会去内存中读取新值。

一旦一个共享变量(类的成员变量、类的静态成员变量)被volatile修饰之后,那么就具备了两层语义:

  1)保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是立即可见的。

  2)禁止进行指令重排序。

但是用volatile修饰之后就变得不一样了:

  第一:使用volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存;

  第二:使用volatile关键字的话,当线程2进行修改时,会导致线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效(反映到硬件层的话,就是CPU的L1或者L2缓存中对应的缓存行无效);

  第三:由于线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效,所以线程1再次读取变量stop的值时会去主存读取。

另外需要注意:volatile没办法保证对变量的操作的原子性。

最终改为如下:

private static volatile ConcurrentMap<String, String> table2entity = null;

    static ConcurrentMap<String, String> getTable2entityMap() {
        if (table2entity == null) {
//            synchronized (HoneyContext.class) {
            synchronized (lock) {
                if (table2entity == null) {
                    table2entity = new ConcurrentHashMap<>();
                    initTable2Entity();
                }
            }
        }
        return table2entity;
    }

至此,错误提示消失。

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