this引用逃逸

 

1、什么是This逃逸？

　　在構造器構造還未徹底完成前（即實例初始化階段還未完成），將自身this引用向外拋出並被其他線程復制（訪問）了該引用，可能會問到該還未被初始化的變量，甚至可能會造成更大嚴重的問題。

　　廢話不多說，看一下代碼

/**
 * 模擬this逃逸
 * @author Lijian
 *
 */
public class ThisEscape {
    //final常量會保證在構造器內完成初始化（但是僅限於未發生this逃逸的情況下，具體可以看多線程對final保證可見性的實現）
    final int i;
    //盡管實例變量有初始值，但是還實例化完成
    int j = 0;
    static ThisEscape obj;
    public ThisEscape() {
        i=1;
        j=1;
        //將this逃逸拋出給線程B
        obj = new ThisEscape();
    }
    public static void main(String[] args) {
        //線程A：模擬構造器中this逃逸,將未構造完全對象引用拋出
        /*Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //obj = new ThisEscape();
            }
        });*/
        //線程B：讀取對象引用，訪問i/j變量
        Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
            31                 //可能會發生初始化失敗的情況解釋：實例變量i的初始化被重排序到構造器外，此時1還未被初始化
                ThisEscape objB = obj;
                try {
                    System.out.println(objB.j);
                } catch (NullPointerException e) {
                    System.out.println("發生空指針錯誤：普通變量j未被初始化");
                }
                try {
                    System.out.println(objB.i);
                } catch (NullPointerException e) {
                    System.out.println("發生空指針錯誤：final變量i未被初始化");
                }
            }
        });
            //threadA.start();
            threadB.start();
    }
}

輸出結果：這說明ThisEscape還未完成實例化，構造還未徹底結束。

發生空指針錯誤：普通變量j未被初始化
發生空指針錯誤：final變量i未被初始化

另一種情況是利用線程A模擬this逃逸，但不一定會發生，線程A模擬構造器正在構造...而線程B嘗試訪問變量，這是因為

（1）由於JVM的指令重排序存在，實例變量i的初始化被安排到構造器外（final可見性保證是final變量規定在構造器中完成的）；

（2）類似於this逃逸，線程A中構造器構造還未完全完成。

所以嘗試多次輸出（相信我一定會發生的，只是概率相對低），也會發生類似this引用逃逸的情況。

/**
 * 模擬this逃逸
 * @author Lijian
 *
 */
public class ThisEscape {
    //final常量會保證在構造器內完成初始化（但是僅限於未發送this逃逸的情況下）
    final int i;
    //盡管實例變量有初始值，但是還實例化完成
    int j = 0;
    static ThisEscape obj;
    public ThisEscape() {
        i=1;
        j=1;
        //obj = new ThisEscape();
    }
    public static void main(String[] args) {
        //線程A：模擬構造器中this逃逸,將未構造完全對象引用拋出
        Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //構造初始化中...線程B可能獲取到還未被初始化完成的變量
                //類似於this逃逸，但並不定發生
                obj = new ThisEscape();
            }
        });
        //線程B：讀取對象引用，訪問i/j變量
        Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //可能會發生初始化失敗的情況解釋：實例變量i的初始化被重排序到構造器外，此時1還未被初始化
                ThisEscape objB = obj;
                try {
                    System.out.println(objB.j);
                } catch (NullPointerException e) {
                    System.out.println("發生空指針錯誤：普通變量j未被初始化");
                }
                try {
                    System.out.println(objB.i);
                } catch (NullPointerException e) {
                    System.out.println("發生空指針錯誤：final變量i未被初始化");
                }
            }
        });
            threadA.start();
            threadB.start();
    }
}

2、什么情況下會This逃逸？

（1）在構造器中很明顯地拋出this引用提供其他線程使用（如上述的明顯將this拋出）。

（2）在構造器中內部類使用外部類情況：內部類訪問外部類是沒有任何條件的，也不要任何代價，也就造成了當外部類還未初始化完成的時候，內部類就嘗試獲取為初始化完成的變量

• 在構造器中啟動線程：啟動的線程任務是內部類，在內部類中xxx.this訪問了外部類實例，就會發生訪問到還未初始化完成的變量
• 在構造器中注冊事件，這是因為在構造器中監聽事件是有回調函數（可能訪問了操作了實例變量），而事件監聽一般都是異步的。在還未初始化完成之前就可能發生回調訪問了未初始化的變量。

 

在構造器中啟動線程代碼實現：

/**
 * 模擬this逃逸2：構造器中啟動線程
 * @author Lijian
 *
 */
public class ThisEscape2 {
    final int i;
    int j;
    public ThisEscape2() {
        i = 1;
        j = 1;
        new Thread(new RunablTest()).start();
    }
    //內部類實現Runnable：引用外部類
    private class RunablTest implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println(ThisEscape2.this.j);
            } catch (NullPointerException e) {
                System.out.println("發生空指針錯誤：普通變量j未被初始化");
            }
            try {
                System.out.println(ThisEscape2.this.i);
            } catch (NullPointerException e) {
                System.out.println("發生空指針錯誤：final變量i未被初始化");
            }
        }
        
    }
    public static void main(String[] args) {
        new ThisEscape2();
    }
}

 

構造器中注冊事件，引用網上的一段偽代碼將以解釋：

public class ThisEscape3 {
    private final int var;
 
    public ThisEscape3(EventSource source) {
　　　　 //注冊事件，會一直監聽，當發生事件e時，會執行回調函數doSomething
        source.registerListener(
　　　　　　　//匿名內部類實現
            new EventListener() {
                public void onEvent(Event e) {
　　　　　　　　　　　 //此時ThisEscape3可能還未初始化完成，var可能還未被賦值，自然就發生嚴重錯誤
                    doSomething(e);
                }
            }
        );
        var = 10;
    }
    // 在回調函數中訪問變量
    int doSomething(Event e) {
        return var;
    }
}

 

3、怎樣避免This逃逸？

　　（1）單獨編寫一個啟動線程的方法，不要在構造器中啟動線程，嘗試在外部啟動。

...
private Thread t;
public ThisEscape2() {
    t = new Thread(new EscapeRunnable());
}

public void initStart() {
    t.start();
}
...

　　（2）將事件監聽放置於構造器外，比如new Object()的時候就啟動事件監聽，但是在構造器內不能使用事件監聽，那可以在static{}中加事件監聽，這樣就跟構造器解耦了

static{
    source.registerListener(
            new EventListener() {
                public void onEvent(Event e) {
                    doSomething(e);
                }
            }
        );
        var = 10;
    }
}    

4、總結

　　this引用逃逸問題實則是Java多線程編程中需要注意的問題，引起逃逸的原因無非就是在多線程的編程中“濫用”引用（往往涉及構造器中顯式或隱式地濫用this引用），在使用到this引用的時候需要特別注意！