Потоковые безопасные мультитоны в Java

С учетом следующего мультитона:

public class Multiton 
{
    private static final Multiton[] instances = new Multiton[...];

    private Multiton(...) 
    {
        //...
    }

    public static Multiton getInstance(int which) 
    {
        if(instances[which] == null) 
        {
            instances[which] = new Multiton(...);
        }

        return instances[which];
    }
}

Как мы можем сохранить его потокобезопасным и ленивым без дорогостоящей синхронизации метода getInstance() и споров о двойной проверке блокировки? Эффективный способ для синглонов упоминается здесь, но это, похоже, не распространяется на многотонные.

Ответы

Ответ 1

Это даст вам механизм хранения потокобезопасности для ваших Multitons. Единственным недостатком является то, что можно создать Multiton, который не будет использоваться в вызове putIfAbsent(). Возможность небольшая, но она существует. Конечно, при удаленной случайности это все равно не причиняет вреда.

С положительной стороны не требуется предварительная блокировка или инициализация, а также предопределенные ограничения размера.

private static ConcurrentHashMap<Integer, Multiton> instances = new ConcurrentHashMap<Integer, Multiton>();

public static Multiton getInstance(int which) 
{
    Multiton result = instances.get(which);

    if (result == null) 
    {
        Multiton m = new Multiton(...);
        result = instances.putIfAbsent(which, m);

        if (result == null)
            result = m;
    }

    return result;
}

Ответ 2

UPDATE: с Java 8 это может быть еще проще:

public class Multiton {
    private static final ConcurrentMap<String, Multiton> multitons = new ConcurrentHashMap<>();

    private final String key;
    private Multiton(String key) { this.key = key; }

    public static Multiton getInstance(final String key) {
        return multitons.computeIfAbsent(key, Multiton::new);
    }
}

Ммм, что хорошо!

ОРИГИНАЛЬНЫЙ ОТВЕТ

Это решение, основанное на шаблоне Memoizer, как описано в JCiP. Он использует ConcurrentHashMap как один из других ответов, но вместо хранения экземпляров Multiton напрямую, что может привести к созданию неиспользуемых экземпляров, оно хранит вычисления, которые приводят к созданию Multiton. Этот дополнительный слой решает проблему неиспользуемых экземпляров.

public class Multiton {

    private static final ConcurrentMap<Integer, Future<Multiton>> multitons = new ConcurrentHashMap<>();
    private static final Callable<Multiton> creator = new Callable<Multiton>() {
        public Multiton call() { return new Multiton(); }
    };

    private Multiton(Strnig key) {}

    public static Multiton getInstance(final Integer key) throws InterruptedException, ExecutionException {
        Future<Multiton> f = multitons.get(key);
        if (f == null) {
            FutureTask<Multiton> ft = new FutureTask<>(creator);
            f = multitons.putIfAbsent(key, ft);
            if (f == null) {
                f = ft;
                ft.run();
            }
        }
        return f.get();
    }
}

Ответ 3

Вы можете использовать массив блокировок, чтобы, по крайней мере, иметь возможность одновременно получать разные экземпляры:

private static final Multiton[] instances = new Multiton[...];
private static final Object[] locks = new Object[instances.length];

static {
    for (int i = 0; i < locks.length; i++) {
        locks[i] = new Object();
    }
}

private Multiton(...) {
    //...
}

public static Multiton getInstance(int which) {
    synchronized(locks[which]) {
        if(instances[which] == null) {
            instances[which] = new Multiton(...);
        }
        return instances[which];
    }
}

Ответ 4

С появлением Java 8 и некоторыми улучшениями в ConcurrentMap и lambdas теперь можно реализовать Multiton (и, возможно, даже a Singleton) гораздо более аккуратным способом:

public class Multiton {
  // Map from the index to the item.
  private static final ConcurrentMap<Integer, Multiton> multitons = new ConcurrentHashMap<>();

  private Multiton() {
    // Possibly heavy construction.
  }

  // Get the instance associated with the specified key.
  public static Multiton getInstance(final Integer key) throws InterruptedException, ExecutionException {
    // Already made?
    Multiton m = multitons.get(key);
    if (m == null) {
      // Put it in - only create if still necessary.
      m = multitons.computeIfAbsent(key, k -> new Multiton());
    }
    return m;
  }
}

Я подозреваю, хотя мне было бы неуютно, что getInstance можно было бы свести к минимуму:

// Get the instance associated with the specified key.
public static Multiton getInstance(final Integer key) throws InterruptedException, ExecutionException {
  // Put it in - only create if still necessary.
  return multitons.computeIfAbsent(key, k -> new Multiton());
}

Ответ 5

Вы ищете AtomicReferenceArray.

public class Multiton {
  private static final AtomicReferenceArray<Multiton> instances = new AtomicReferenceArray<Multiton>(1000);

  private Multiton() {
  }

  public static Multiton getInstance(int which) {
    // One there already?
    Multiton it = instances.get(which);
    if (it == null) {
      // Lazy make.
      Multiton newIt = new Multiton();
      // Successful put?
      if ( instances.compareAndSet(which, null, newIt) ) {
        // Yes!
        it = newIt;
      } else {
        // One appeared as if by magic (another thread got there first).
        it = instances.get(which);
      }
    }

    return it;
  }
}