java谜题--类初始化时容易死锁情况

谜题85：惰性初始化

下面这个可怜的小类实在是太懒了，甚至于都不愿意用通常的方法进行初始化，所以它求助于后台线程。这个程序会打印什么呢？每次你运行它的时候都会打印出相同的东西吗？

public class Lazy {    private static boolean initialized = false;    static {        Thread t = new Thread(new Runnable() {                public void run() {                    initialized = true;                }            });        t.start();        try{            t.join();        }catch (InterruptedException e){            throw new AssertionError(e);        }    }     public static void main(String[] args){        System.out.println(initialized);    }}

虽然有点奇怪，但是这个程序看起来很直观的。静态域initialized初始时被设为false。然后主线程创建了一个后台线程，该线程的run方法将initialized的值设为true。主线程启动了后台线程之后，就调用了join方法等待它的结束。当后台线程完成运行的时候，毫无疑问initialized的值已经被设为了true。当且仅当这个时候，调用了main方法的主线程会打印出initialized的值。如果是这样的话，程序肯定会打印出true吗？如果你运行该程序，你会发现它不会打印任何东西，它只是被挂起了。

为了理解这个程序的行为，我们需要模拟它初始化的细节。当一个线程访问一个类的某个成员的时候，它会去检查这个类是否已经被初始化。在忽略严重错误的情况下，有4种可能的情况[JLS 12.4.2]：

• 这个类尚未被初始化。
• 这个类正在被当前线程初始化：这是对初始化的递归请求。
• 这个类正在被其他线程而不是当前线程初始化。
• 这个类已经被初始化。

当主线程调用Lazy.main方法时，它会检查Lazy类是否已经被初始化。此时它并没有被初始化(情况1)，所以主线程会记录下当前正在进行初始化，并开始对这个类进行初始化。按照我们前面的分析，主线程会将initialized的值设为false，创建并启动一个后台线程，该线程的run方法会将initialized设为true，然后主线程等待后台线程执行完毕。此时，有趣的事情开始了。

PS：t.start() 方法调用run（），并不是马上运行完，需要等待主线程完成初始化以后，再运行设为true

那个后台线程调用了它的run方法。在该线程将Lazy.initialized设为true之前，它也会去检查Lazy类是否已经被初始化。这个时候，这个类正在被另外一个线程进行初始化（情况3）。在这种情况下，当前线程，也就是那个后台线程，会等待Class对象直到初始化完成。遗憾的是，那个正在进行初始化工作的线程，也就是主线程，正在等待着后台线程运行结束。因为这2个线程现在正相互等待着，该程序就死锁了(deadlock)。这就是所有的一切，真是遗憾。有2种方法可以订正这个程序。到目前为止，最好的方法就是不要在类进行初始化的时候启动任何后台线程：有些时候，2个线程并不比1个线程好。更一般的讲，要让类的初始化尽可能地简单。订正这个程序的第2种方法就是让主线程在等待后台线程之前就完成类的初始化：

// Bad way to eliminate the deadlock. Complex and error pronepublic class Lazy {    private static boolean initialized = false;    private static Thread t = new Thread(new Runnable() {                    public void run() {                            initialized = true;                    }            });    static {        t.start();    }        public static void main(String[] args){        try{            t.join();        }catch (InterruptedException e){            throw new AssertionError(e);        }        System.out.println(initialized);    }}

虽然这么做确实消除了死锁，但是它却是一个非常不好的想法。主线程需要等待后台线程完成工作，但是其他的线程不需要这么做。一旦主线程完成了对Lazy类的初始化，其他线程就可以使用这个类了。这使得在initialized的值还是false的时候，其他线程就可以观察到它。

总之，在类的初始化期间等待某个后台线程很可能会造成死锁。要让类初始化的动作序列尽可能地简单。类的自动初始化被公认为是语言设计上的难题，Java的设计者们在这个方面做得很不错。如果你写了一些复杂的类初始化代码，很多种情况下，你这是在搬起石头砸自己的脚。