EffectiveJava第十章第六节

慎用延迟初始化

延迟初始化作为一种性能优化的技巧，它要求类的域成员在第一次访问时才执行必要的初始化动作，而不是在类构造的时候完成该域字段的初始化。和大多数优化一样，对于延迟初始化，最好的建议"除非绝对必要，否则就不要这么做"。延迟初始化如同一把双刃剑，它确实降低了实例对象创建的开销，却增加了访问被延迟初始化的域的开销，这一点在多线程访问该域时表现的更为明显。见如下代码：

public class TestClass {
        private final FieldType field;
        synchronized FieldType getField() {
            if (field == null) 
                field = computeFieldValue();
            return field;
        }
    }

从上面的代码可以看出，在每次访问该域字段时，均需要承担同步的开销。如果在真实的应用中，在多线程环境下，我们确实需要为一个实例化开销很大的对象实行延迟初始化，又该如何做呢？该条目提供了3中技巧：

• 对于静态域字段，可以考虑使用延迟初始化Holder class模式：

public class TestClass {
        private static class FieldHolder {
            static final FieldType field = computeFieldValue();
        }
        static FieldType getField() {
            return FieldHolder.field;
        }
    }

当getField()方法第一次被调用时，它第一次读取FieldHolder.field，导致FieldHolder类得到初始化。这种模式的魅力在于，getField方法没有被同步，并且只执行一个域访问，因此延迟初始化实际上并没有增加任何访问成本。现在的VM将在初始化该类的时候，同步域的访问。一旦这个类被初始化，VM将修补代码，以便后续对该域的访问不会导致任何测试或者同步。

• 对于实例域字段，可使用双重检查模式：

public class TestClass {
        private volatile FieldType f;
        FieldType getField() {
            FieldType result = f;
            if (result == null) {
                synchronized(this) {
                    result = f;
                    if (result == null)
                        f = result = computeFieldValue();
                }
            }
            return result;
        }
    }

注意在上面的代码中，首先将域字段f声明为volatile变量，其语义在之前的条目中已经给出解释，这里将不再赘述。再者就是在进入同步块之前，先针对该字段进行验证，如果不是null，即已经初始化，就直接返回该域字段，从而避免了不必要的同步开销。然而需要明确的是，在同步块内部的判断极其重要，因为在第一次判断之后和进入同步代码块之前存在一个时间窗口，而这一窗口则很有可能造成不同步的错误发生，因此第二次验证才是决定性的。
　　在该示例代码中，使用局部变量result代替volatile的域字段，可以避免在后面的访问中每次都从主存中获取数据，从而提高函数的运行性能。事实上，这只是一种代码优化的技巧而已。
　　针对该技巧，最后需要补充的是，在很多并发程序中，对某一状态的测试，也可以使用该技巧。

• 对于可以接受重复初始化实例域字段，可使用单重检查模式：

public class TestClass {
        private volatile FieldType f;
        FieldType getField() {
            FieldType result = f;
            if (result == null)
                f = result = computeFieldValue();
            return result;
        }
    }

简而言之，大多数的域应该正常地进行初始化，而不是延迟初始化。如果为了达到性能目标，或者为了破坏有害的初始化循环，而必须延迟初始化一个域，就可以使用相应的延迟初始化方法。对于实例域，就使用双重检查模式（double-check idiom）；对于静态域，则使用lazy initialization holder class idiom。对于可以接受重复初始化的实例域，也可以考虑使用单重检查模式（single-check idiom）。