背景
ConcurrentHashMap是一個線程安全的Map，正因為它是線程安全的Map所以在使用時不注意也很可能帶來問題揣苏。在業(yè)務(wù)上我們經(jīng)常會遇到一種情況就是通過一個線程安全的Map來存儲一個唯一的實例嗜暴，如果對象本身是單例模式并不會有什么問題君珠，但是如果對象并不是單例模式八千，則需要保證在多線程下只能創(chuàng)建一個丈咐。下面這段示例代碼能保證A實例只創(chuàng)建一個嗎馍惹？
public class App {
private static Map<String,Object> map = new ConcurrentHashMap<>();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
Object a = map.putIfAbsent("a", new A());
System.out.printf("線程[%s],A實例[%s]%n",Thread.currentThread().getName(),a);
}
};
Thread t1 = new Thread(r);
Thread t2 = new Thread(r);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(map.get("a"));
}
}
class A{
public A() {
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.printf("線程[%s]創(chuàng)建A實例對象[%s]%n",Thread.currentThread().getName(),this);
}
}
運行上面的代碼結(jié)果如下:
線程[Thread-0]創(chuàng)建A實例對象[com.buydeem.cs.A@5fed5d65]
線程[Thread-0],A實例[null]
線程[Thread-1]創(chuàng)建A實例對象[com.buydeem.cs.A@70bea8b8]
線程[Thread-1],A實例[com.buydeem.cs.A@5fed5d65]
com.buydeem.cs.A@5fed5d65
從結(jié)果可以看出實際上A實例創(chuàng)建了2個躺率，并沒有達(dá)到我們預(yù)想中的結(jié)果。其實問題的關(guān)鍵點就出現(xiàn)在putIfAbsent方法上万矾。
原因
Map的putIfAbsent方法它的效果如下所示:
if (!map.containsKey(key))
return map.put(key, value);
else
return map.get(key);
該方法是一個原子操作悼吱，具體可以查看ConcurrentMap中該方法的定義。但是Object a = map.putIfAbsent("a", new A());并不是一個原子操作良狈。它實際上是兩個操作：
A a = new A();
map.put("a",a);
如何解決
問題找到了后添，那么該如果解決呢？最簡單的方式直接使用synchronized來解決薪丁，但是這并不是最好的一種解決方式遇西。其實我們可以使用一個輕量級的自旋鎖來解決這個問題。
public class App {
private static Map<String,Object> map = new ConcurrentHashMap<>();
private static Map<String,SpinStatus> spinStatusMap = new ConcurrentHashMap<>();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
//獲取A實例
Object a = map.get("a");
if (a == null){
//為當(dāng)前線程創(chuàng)建一個自旋狀態(tài)
SpinStatus status = new SpinStatus();
//將自旋狀態(tài)放入到map中严嗜，如果放入成功則代表獲取到鎖粱檀，未放入成功則說明沒有拿到鎖
SpinStatus oldStatus = spinStatusMap.putIfAbsent("a", status);
if (oldStatus == null){
//說明當(dāng)前線程拿到了鎖
a = new A();
map.put("a",a);
//將自旋鎖狀態(tài)設(shè)置為釋放
status.released = true;
}else {
//沒有拿到自旋鎖,則一直自旋等待鎖釋放
while (!oldStatus.released){}
}
}
}
};
Thread t1 = new Thread(r);
Thread t2 = new Thread(r);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(map.get("a"));
}
/**
* 記錄自旋狀態(tài)對象
*/
static class SpinStatus{
/**
* 是否釋放。注意使用volatile來修飾
*/
volatile boolean released;
}
}
class A{
public A() {
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.printf("線程[%s]創(chuàng)建A實例對象[%s]%n",Thread.currentThread().getName(),this);
}
}
再次運行代碼漫玄，運行結(jié)果如下:
線程[Thread-1]創(chuàng)建A實例對象[com.buydeem.cs.A@31ec4de7]
com.buydeem.cs.A@31ec4de7
從結(jié)果可以看出茄蚯，只有一個線程創(chuàng)建了A實例。該方式的主要邏輯就是通過自旋來保證實例A只創(chuàng)建一個。在創(chuàng)建A實例之前我們先創(chuàng)建一個自旋鎖對象放入到ConcurrentHashMap中第队，如果放入成功則代表了拿到了鎖，而放入失敗則代表沒有拿到鎖刨秆。成功或失敗的判斷標(biāo)志就是通過putIfAbsent的結(jié)果來判斷凳谦，如果返回null則代表放入成功，如果有返回值則說明沒有放入成功衡未。而沒有放入成功的線程就根據(jù)自旋鎖的自旋狀態(tài)自旋直到自旋鎖釋放尸执。
