java - 具有静态方法和初始化方法的类的并发

Question

如何使以下类成为线程安全的？

public class Helper
{
    private static Map<String,String> map = null;

    public static init()
    {
        map = new HashMap<String,String>();
        // some loading stuff
    }

    public static getMap()
    {
       if(map==null) init();
       return new HashMap<String,String>(map);
    }
}

到目前为止我的想法:

1. 使 getMap() 同步。问题:使程序比必要的慢，因为同步只在程序开始时需要，然后再也不会。

2. 使用锁。问题是我在这里使用的方法“isLocked”不存在。那么最好的解决方案是什么？

   public class Helper
   {
    private static Map<String,String> map = null;
    private static Lock lock = new ReentrantLock();
   
    public static init()
     {
        lock.lock();
        map = new HashMap<String,String>();
        // some loading stuff
        lock.unlock();
   }
   
   public static getMap()
   {
      synchronized {if(map==null) init();}
      while(lock.isLocked()) {Thread.wait(1);]
      return new HashMap<String,String>(map);
   }
   

P.S.:抱歉第二个源码显示问题。在枚举之后使用代码似乎存在错误。

P.P.S.:我知道 HashMap 不是线程安全的。但这仅意味着我不能并行写入，读取应该不是问题，不是吗？

P.P.P.S.:我的最终版本(只是内部类)，遵循 John Vint:

protected static class LazyLoaded
{
    static final Map<String,String> map;
    static
    {
        Map<String,String> mapInit = new HashMap<>();
                    // ...loading...
        map = Collections.unmodifiableMap(mapInit); 
    }
}

Answer 1

简单地同步对 map 引用的访问并不能解决问题。创建 map 后，您需要同步访问和可能修改 map 内容的操作。如果您知道映射在初始化期间被填充了一次，并且之后只执行读取操作，则会出现异常(exception)情况。在那种情况下，您可能不需要显式同步就可以，因为您的控制流会处理这一点(知道您的程序逻辑只允许在 map 初始化后读取)。

否则，我建议您使用 ConcurrentMap 实现之一，例如 ConcurrentHashMap，因为如果没有锁争用并且仍然提供必要的线程，它们相对便宜如果您确实在 map 的生命周期内执行读取和写入，则安全。

至于初始化，因为它是一个静态字段(所以只有一个实例)并且一次创建一个空映射的成本并不高，我建议您只需像这样声明您的映射:

private static final Map<String,String> map = new ConcurrentHashMap<String,String>();

这样您就不需要其他方法中的条件代码，不存在引用可见性问题并且代码变得更简单。