Java静态初始化器是否线程安全？

Question

我正在使用静态代码块来初始化注册表中的一些控制器。我的问题是，我能保证这个静态代码块只在第一次加载类时被绝对调用吗？我知道我不能保证代码块何时被调用，我猜测它是在类装入程序首次加载它时发生的。我意识到我可以在静态代码块中对类进行同步，但我猜这实际上已经发生了？一个简单的代码示例如下：

class FooRegistry {

    static {
        //this code must only ever be called once 
        addController(new FooControllerImpl());
    }

    private static void addController(IFooController controller) { 
        // ...
    }
}

还是我应该这样做;

class FooRegistry {

    static {
        synchronized(FooRegistry.class) {
            addController(new FooControllerImpl());
        }
    }

    private static void addController(IFooController controller) {
        // ...
    }
}

- simon622

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我不喜欢这个设计，因为它无法进行测试。看一下依赖注入。 - dfa

Answer 1

是的，Java 静态初始化器是线程安全的（使用第一种选项）。

不过，如果你想确保代码仅被执行一次，你需要确保该类只被单个类加载器加载。静态初始化仅在每个类加载器中执行一次。

- Matthew Murdoch

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然而，一个类可以被多个类加载器加载，所以addController可能会被调用多次（无论是否同步调用）。 - Matthew Murdoch

等等，那么我们是说静态代码块实际上会被每个加载该类的类加载器调用？嗯...我猜这应该还好，但我在想在OSGI环境中运行这种代码会怎样，因为有多个bundle类加载器。 - simon622

是的，静态代码块将为加载类的每个类加载器调用。 - Matthew Murdoch

是的，但是它将在每个ClassLoader中的不同类对象中运行。 这些不同的Class对象仍具有相同的完全限定名称，但代表着无法彼此转换的不同类型。 - Erwin Bolwidt

这是否意味着在 https://en.wikipedia.org/wiki/Initialization-on-demand_holder_idiom 中，实例持有者中的 'final' 关键字是多余的？ - spc16670

Answer 2

这是一种您可以用于惰性初始化的技巧。

enum Singleton {
    INSTANCE;
}

或适用于 Java 5.0 之前的版本

class Singleton {
   static class SingletonHolder {
      static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
   }
   public static Singleton instance() {
      return SingletonHolder.INSTANCE;
   }
}

由于SingletonHolder中的静态块只会在线程安全的情况下运行，因此您不需要任何其他锁定。只有在调用instance()方法时，SingletonHolder类才会被加载。

- Peter Lawrey

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您的答案基于静态块只会在全局执行一次这个事实——这也是被问到的问题。 - Michael Myers

我认为在多类加载器环境中，这也不安全，你怎么看？ - Ahmad

@Ahmad 多类加载器环境旨在允许每个应用程序拥有自己的单例。 - Peter Lawrey

不需要嵌套类。当INSTANCE字段直接在Singleton中声明时（如enum变体的情况），此构造方式的工作方式相同。 - Holger

Answer 3

通常情况下，静态初始化程序中的所有内容都发生在使用该类的任何内容之前，因此通常不需要同步。但是，该类对静态初始化程序调用的任何内容都是可访问的（包括导致其他静态初始化程序被调用）。

类可以由类加载器加载，但不一定立即初始化。当然，一个类可以被多个类加载器加载，从而成为具有相同名称的多个类。

- Tom Hawtin - tackline

Answer 4

是的，有点像。一个静态初始化器只会被调用一次，因此按照这个定义，它是线程安全的——你需要两个或更多的静态初始化器调用才能获得线程争用。

话虽如此，静态初始化器在许多其他方面令人困惑。实际上，没有指定它们被调用的顺序。如果你有两个类的静态初始化器彼此依赖，这会变得非常混乱。如果你使用了一个类但不使用静态初始化器将设置的内容，那么不能保证类加载器会调用静态初始化器。

最后，请记住你正在同步的对象。我知道这并不是你真正在问的，但请确保你的问题不是在问是否需要使addController()线程安全。

- Matt

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它们的调用顺序非常明确：按照源代码中的顺序。 - mafu

此外，无论您是否使用它们的结果，它们总是被调用。除非这在Java 6中已更改。 - mafu

在一个类中，初始化程序跟随代码。在给定两个或更多类的情况下，很难确定哪个类首先被初始化，一个类是否在另一个类开始之前完全初始化，或者事物是如何“交错”的。例如，如果两个类都有静态初始化程序相互引用，事情会很快变得混乱。我认为有一些方法可以引用到另一个类的静态 final int 而不调用初始化程序，但我不想就这个问题进行辩论。 - Matt

它确实会变得丑陋，我会避免它。但是有一种明确定义的方法来解决循环。引用《Java编程语言第四版》： 页码：75，章节：2.5.3. 静态初始化：“如果发生循环，X的静态初始化程序仅在调用Y的方法时执行到某个点。当Y依次调用X方法时，该方法将与尚未执行的其余静态初始化程序一起运行。” - KANJICODER

Answer 5

是的，静态初始化程序仅运行一次。阅读此处以获取更多信息。

- Mike Pone

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不，它们可以被运行多次。 - lmat - Reinstate Monica

每个类加载器可以运行一次，不是每次都能运行。 - ruurd

基本答案：静态初始化只运行一次。 高级答案：静态初始化每个类加载器只运行一次。 第一个评论令人困惑，因为措辞混淆了这两个答案。 - KANJICODER

Answer 6

基本上，由于您想要一个单例实例，因此您应该以更或多或少的传统方式进行操作，并确保您的单例对象仅被初始化一次。

- ruurd