看OOP教材时，提到了一个双检测锁定(Double-Checked Lock, DCL)的问题，但是书上没有多介绍，只是说这是一个和底层内存机制有关的漏洞。查阅了下相关资料，对这个问题大致有了点了解。

从头开始说吧。

在多线程的情况下Singleton模式会遇到不少问题，一个简单的例子

   1:  class Singleton {     
   2:      private static Singleton instance = null;     
   3:        
   4:      public static Singleton instance() {     
   5:          if (instance == null) {     
   6:              instance = new Singleton();     
   7:          }     
   8:          return instance;    
   9:      }    
   10:  }
  
假设这样一个场景，有两个线程调用Singleton.instance()，首先线程一判断instance是否等于null，判断完后一瞬间虚拟机把线程二调度为运行线程，线程二再次判断instance是否为null，然后创建一个Singleton实例，线程二的时间片用完后，线程一被唤醒，接下来它执行的代码依然是instance = new Singleton();
两次调用返回了不同的对象，出现问题了。

最简单的方法自然是在类被载入时就初始化这个对象：private static Singleton instance = new Singleton();

JLS(Java Language Specification)中规定了一个类只会被初始化一次，所以这样做肯定是没问题的。

但是如果要实现延迟初始化(Lazy initialization)，比如这个实例初始化时的参数要在运行期才能确定，应该怎么做呢？

依然有最简单的方法：使用synchronized关键字修饰初始化方法：

    public synchronized static Singleton instance() {       
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
   
这里有一个性能问题：多个线程同时访问这个方法时，会因为同步而导致每次只有一个线程运行，影响程序性能。而事实上初始化完毕后只需要简单的返回instance的引用就行了。

DCL是一个“看似”有效的解决方法，先把对应代码放上来吧：

    1 :   class Singleton {  
    2 :       private static Singleton instance = null ;  
    3 :     
    4 :       public static Singleton instance() {  
    5 :           if (instance == null ) {
    6 :               synchronized (this) {  
    7 :                   if (instance == null)
    8 :                      instance = new Singleton();
    9 :              }
    10 :          }
    11 :          return instance;
    12 :      }
    13 :  }

用JavaWorld上对应文章的标题来评论这种做法就是smart, but broken。来看原因：

Java编译器为了提高程序性能会进行指令调度，CPU在执行指令时同样出于性能会乱序执行（至少现在用的大多数通用处理器都是out-of-order的），另外cache的存在也会改变数据回写内存时的顺序[2]。JMM(Java Memory Model, 见[1])指出所有的这些优化都是允许的，只要运行结果和严格按顺序执行所得的结果一样即可。

Java假设每个线程都跑在自己的处理器上，享有自己的内存，和共享的主存交互。注意即使在单核上这种模型也是有意义的，考虑到cache和寄存器会保存部分临时变量。理论上每个线程修改自己的内存后，必须立即更新对应的主存内容。但是Java设计师们认为这种约束会影响程序性能，他们试着创造了一套让程序跑得更快、但又保证线程之间的交互与预期一致的内存模型。

synchronized关键字便是其中一把利器。事实上，synchronized块的实现和Linux中的信号量(semaphore)还是有区别的，前者过程中锁的获得和释放都会都会引发一次Memory Barrier来强制线程本地内存和主存之间的同步。通过这个机制，Java中的同步机制保证了synchronized块中指令的原子性(atomic)。

好了，回过头来看DCL问题。看起来访问一个未同步的instance字段不会产生什么问题，我们再次来假设一个场景：

线程一进入同步块，执行instance = new Singleton(); 线程二刚开始执行getResource();

按照顺序的话，接下来应该执行的步骤是 1) 分配新的Singleton对象的内存 2) 调用Singleton的构造器，初始化成员字段 3) instance被赋为指向新的对象的引用。

前面说过，编译器或处理器都为了提高性能都有可能进行指令的乱序执行，线程一的真正执行步骤可能是1) 分配内存 2) instance指向新对象 3) 初始化新实例。如果线程二在2完成后3执行前被唤醒，它看到了一个不为null的instance，跳出方法体走了，带着一个还没初始化的Singleton对象。

错误发生的一种情形就是这样，关于更详细的编译器指令调度导致的问题，可以参看这个网页 [4]。

[3] 中提供了一个编译器指令调度的证据

instance = new Singleton(); 这条命令在Symantec JIT中被编译成

0206106A   mov         eax,0F97E78h
0206106F   call        01F6B210                  ; 分配空间
02061074   mov         dword ptr [ebp],eax       ; EBP中保存了instance的地址

02061077   mov         ecx,dword ptr [eax]       ; 解引用，获得新的指针地址

02061079   mov         dword ptr [ecx],100h      ; 接下来四行是inline后的构造器
0206107F   mov         dword ptr [ecx+4],200h   
02061086   mov         dword ptr [ecx+8],400h
0206108D   mov         dword ptr [ecx+0Ch],0F84030h

可以看到，赋值完成在初始化之前，而这是JLS允许的。
 
另一种情形是，假设线程一安稳地完成Singleton对象的初始化，退出了同步块，并同步了和本地内存和主存。线程二来了，看到一个非空的引用，拿走。注意线程二没有执行一个Read Barrier，因为它根本就没进后面的同步块。所以很有可能此时它看到的数据是陈旧的。

还有很多人根据已知的几种提出了一个又一个fix的方法，但最终还是出现了更多的问题。可以参阅[3]中的介绍。

[5]中还说明了即使把instance字段声明为volatile还是无法避免错误的原因。

由此可见，安全的Singleton的构造一般只有两种方法，一是在类载入时就创建该实例，二是使用性能较差的synchronized方法。

(by ZelluX  http://www.blogjava.net/zellux )

参考资料：

[1] Java Language Specification, Second Edition, 第17章介绍了Java中线程和内存交互关系的具体细节。
[2] out-of-order与cache的介绍可以参阅Computer System, A Programmer's Perspective的第四、五章。
[3] The "Double-Checked Locking is Broken" Declaration, http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html
[4] Synchronization and the Java Memory Model, http://gee.cs.oswego.edu/dl/cpj/jmm.html
[5] Double-checked locking: Clever, but broken, http://www.javaworld.com/javaworld/jw-02-2001/jw-0209-double.html?page=1
[6] Holub on Patterns, Learning Design Patterns by Looking at Code

该语法常用的一个情况是泛型类的比较
java.util.TreeSet<E> 代表一个有序的元素为E的树，它其中的一个构造器需要一个Comparator类来比较两个元素，以E为String类时为例，此时的Comparator可以是Comparator<String>，也可以是Comparator<Object>，但Comparator<Integer>就不行，如何表示这样的限制呢？
jdk源代码中是这样的：
public TreeSet(Comparator<? super E> c)
这样就保证了传给构造器的Comparator是可以进行E元素的比较的。

另一个例子，java.util.Collections的max方法用于获得一个容器中的最大值，这个函数头可以这样写：
public static <T extends Comparable<T>>  T max(Collection<T> coll)

public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max(Collection<? extends T> coll) {
    Iterator<? extends T> i = coll.iterator();
    T candidate = i.next();

    while(i.hasNext()) {
    T next = i.next();
    if (next.compareTo(candidate) > 0)
        candidate = next;
    }
    return candidate;
}

很严谨的函数头，但是限定方面比较宽

    Loggers组件在此系统中被分为五个级别：DEBUG、INFO、WARN、ERROR和FATAL。这五个级别是有顺序的，DEBUG < INFO < WARN < ERROR < FATAL，明白这一点很重要，这里Log4j有一个规则：假设Loggers级别为P，如果在Loggers中发生了一个级别Q比P高，则可以启动，否则屏蔽掉。

Java程序举例来说：

//建立Logger的一个实例，命名为“com.foo”

Logger  logger = Logger.getLogger("com.foo");

//设置logger的级别。通常不在程序中设置logger的级别。一般在配置文件中设置。

logger.setLevel(Level.INFO);

Logger barlogger = Logger.getLogger("com.foo.Bar");

//下面这个请求可用，因为WARN >= INFO

logger.warn("Low fuel level.");

//下面这个请求不可用，因为DEBUG < INFO

logger.debug("Starting search for nearest gas station.");

//命名为“com.foo.bar”的实例barlogger会继承实例“com.foo”的级别。因此，下面这个请求可用，因为INFO >= INFO

barlogger.info("Located nearest gas station.");

//下面这个请求不可用，因为DEBUG < INFO

barlogger.debug("Exiting gas station search"); 

这里“是否可用”的意思是能否输出Logger信息。 

    在对Logger实例进行命名时，没有限制，可以取任意自己感兴趣的名字。一般情况下建议以类的所在位置来命名Logger实例，这是目前来讲比较有效的Logger命名方式。这样可以使得每个类建立自己的日志信息，便于管理。比如：

static Logger logger = Logger.getLogger(ClientWithLog4j.class.getName());

2、 Appenders

    禁用与使用日志请求只是Log4j其中的一个小小的地方，Log4j日志系统允许把日志输出到不同的地方，如控制台（Console）、文件（Files）、根据天数或者文件大小产生新的文件、以流的形式发送到其它地方等等。

其语法表示为：

org.apache.log4j.ConsoleAppender（控制台），

org.apache.log4j.FileAppender（文件），
org.apache.log4j.DailyRollingFileAppender（每天产生一个日志文件），org.apache.log4j.RollingFileAppender（文件大小到达指定尺寸的时候产生一个新的文件），
org.apache.log4j.WriterAppender（将日志信息以流格式发送到任意指定的地方）

配置时使用方式为：

log4j.appender.appenderName = fully.qualified.name.of.appender.class

log4j.appender.appenderName.option1 = value1

…

log4j.appender.appenderName.option = valueN

这样就为日志的输出提供了相当大的便利。

3、 Layouts

    有时用户希望根据自己的喜好格式化自己的日志输出。Log4j可以在Appenders的后面附加Layouts来完成这个功能。Layouts提供了四种日志输出样式，如根据HTML样式、自由指定样式、包含日志级别与信息的样式和包含日志时间、线程、类别等信息的样式等等。

其语法表示为：

org.apache.log4j.HTMLLayout（以HTML表格形式布局），
org.apache.log4j.PatternLayout（可以灵活地指定布局模式），
org.apache.log4j.SimpleLayout（包含日志信息的级别和信息字符串），
org.apache.log4j.TTCCLayout（包含日志产生的时间、线程、类别等等信息）

配置时使用方式为：

     log4j.appender.appenderName.layout =       fully.qualified.name.of.layout.class
     log4j.appender.appenderName.layout.option1 = value1
     …
     log4j.appender.appenderName.layout.option = valueN
 
    以上是从原理方面说明Log4j的使用方法，在具体Java编程使用Log4j可以参照以下示例：
1、 建立Logger实例：
    语法表示：public static Logger getLogger( String name)
    实际使用：static Logger logger = Logger.getLogger   (ServerWithLog4j.class.getName ()) ;
2、 读取配置文件：
    获得了Logger的实例之后，接下来将配置Log4j使用环境：
    语法表示：
    BasicConfigurator.configure()：自动快速地使用缺省Log4j环境。
    PropertyConfigurator.configure(String configFilename)：读取使用Java的特性文件编写的配置文件。
    DOMConfigurator.configure(String filename)：读取XML形式的配置文件。
    实际使用：PropertyConfigurator.configure("ServerWithLog4j.properties");
3、 插入日志信息
    完成了以上连个步骤以后，下面就可以按日志的不同级别插入到你要记录日志的任何地方了。
    语法表示：
    Logger.debug(Object message);
    Logger.info(Object message);
    Logger.warn(Object message);
    Logger.error(Object message);
    实际使用：logger.info("ServerSocket before accept: " + server);
 
    在实际编程时，要使Log4j真正在系统中运行事先还要对配置文件进行定义。定义步骤就是对Logger、Appender及Layout的分别使用，具体如下：
1、 配置根Logger，其语法为：
    log4j.rootLogger = [ level ] , appenderName, appenderName, …
这里level指Logger的优先级，appenderName是日志信息的输出地，可以同时指定多个输出地。如：log4j.rootLogger= INFO,A1,A2
2、 配置日志信息输出目的地，其语法为：
    log4j.appender.appenderName = fully.qualified.name.of.appender.class
    可以指定上面所述五个目的地中的一个。
3、 配置日志信息的格式，其语法为：
    log4j.appender.appenderName.layout = fully.qualified.name.of.layout.class
    这里上面三个步骤是对前面Log4j组件说明的一个简化；下面给出一个具体配置例子，在程序中可以参照执行：
    log4j.rootLogger=INFO,A1
    log4j.appender.A1=org.apache.log4j.ConsoleAppender
    log4j.appender.A1.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
    log4j.appender.A1.layout.ConversionPattern=
                                        %-4r %-5p %d{yyyy-MM-dd HH:mm:ssS} %c %m%n
    这里需要说明的就是日志信息格式中几个符号所代表的含义：
    －X号: X信息输出时左对齐；
    %p: 日志信息级别
    %d{}: 日志信息产生时间
    %c: 日志信息所在地（类名）
    %m: 产生的日志具体信息
    %n: 输出日志信息换行
 
根据上面的日志格式，某一个程序的输出结果如下：
0    INFO  2003-06-13 13:23:46968 ClientWithLog4j Client socket: Socket[addr=localhost/127.0.0.1,port=8002,localport=2014]
16   DEBUG 2003-06-13 13:23:46984 ClientWithLog4j Server says: 'Java server with log4j, Fri Jun 13 13:23:46 CST 2003'
16   DEBUG 2003-06-13 13:23:46984 ClientWithLog4j GOOD
16   DEBUG 2003-06-13 13:23:46984 ClientWithLog4j Server responds: 'Command 'HELLO' not understood.'
16   DEBUG 2003-06-13 13:23:46984 ClientWithLog4j HELP
16   DEBUG 2003-06-13 13:23:46984 ClientWithLog4j Server responds: 'Vocabulary: HELP QUIT'
16   DEBUG 2003-06-13 13:23:46984 ClientWithLog4j QUIT

2. Filter 编程
filtering API由javax.servlet包中的Filter, FilterChain和FilterConfig接口定义。
其中最重要的方法是doFilter。它可以用来：
a) 检查请求报头。
b) 自定义请求对象。
c) 自定义响应对象。
d) 调用过滤链(filter chain)中的下一个实体(entity)。如果当前过滤器已经是链中最后一个过滤器了，下一个实体就是链尾的资源；否则它就是在WAR中设置的下一个过滤器。当然也可以在此时通过不调用下一个实体来中断请求、
e) 在响应报头调用下一个过滤器后检查。
f) 抛出反应处理错误的异常。

3. 一个 Duke's Bookstore 的例子
HitCounterFilter在servlet被访问时计数。
public final class HitCounterFilter implements Filter {
  private FilterConfig filterConfig = null;

  public void init(FilterConfig filterConfig)
    throws ServletException {
    this.filterConfig = filterConfig;
  }
  public void destroy() {
    this.filterConfig = null;
  }
  public void doFilter(ServletRequest request,
    ServletResponse response, FilterChain chain)
    throws IOException, ServletException {
    if (filterConfig == null)
      return;
    StringWriter sw = new StringWriter();
    PrintWriter writer = new PrintWriter(sw);
    Counter counter = (Counter)filterConfig.
      getServletContext().
      getAttribute("hitCounter");
    writer.println();
    writer.println("===============");
    writer.println("The number of hits is: " +
      counter.incCounter());
    writer.println("===============");
    // Log the resulting string
    writer.flush();
    System.out.println(sw.getBuffer().toString());
    ...
    chain.doFilter(request, wrapper);
    ...
  }
}

4. 设置过滤器映射
部署描述符文件的2.3版本引入了两个用于过滤器的元素，分别是：filter和filter-mapping。filter元素向系统注册一个过滤对象，filter-mapping元素指定该过滤对象所应用的URL。
1.filter元素
filter元素位于部署描述符文件（web.xml）的前部，所有filter-mapping、servlet或servlet-mapping元素之前。filter元素具有如下六个可能的子元素：
icon 这是一个可选的元素，它声明IDE能够使用的一个图象文件。
filter-name 这是一个必需的元素，它给过滤器分配一个选定的名字。
display-name 这是一个可选的元素，它给出IDE使用的短名称。
description 这也是一个可选的元素，它给出IDE的信息，提供文本文档。
filter-class 这是一个必需的元素，它指定过滤器实现类的完全限定名。
init-param 这是一个可选的元素，它定义可利用FilterConfig的getInitParameter方法读取的初始化参数。单个过滤器元素可包含多个init-param元素。

filter-mapping元素
filter-mapping元素位于web.xml文件中filter元素之后serlvet元素之前。它包含如下三个可能的子元素：：
l filter-name 这个必需的元素必须与用filter元素声明时给予过滤器的名称相匹配。
l url-pattern 此元素声明一个以斜杠（/）开始的模式，它指定过滤器应用的URL。所有filter-mapping元素中必须提供url-pattern或servlet-name。但不能对单个filter-mapping元素提供多个url-pattern元素项。如果希望过滤器适用于多个模式，可重复整个filter-mapping元素。
l servlet-name 此元素给出一个名称，此名称必须与利用servlet元素给予servlet或JSP页面的名称相匹配。不能给单个filter-mapping元素提供多个servlet-name元素项。如果希望过滤器适合于多个servlet名，可重复这个filter-mapping元素。

1input {}{
2    width: expression(this.type!="submit"?'150px':'');
3    height: 23px;
4}

1<c:choose>
2  <c:when test="${boolean1}"></c:when>
3  <c:when test="${boolean2}"></c:when>
4  <c:otherwise></c:otherwise>
5</c:choose>

4. DisplayTag 标签库
这东东真不错，支持奇偶数行css分离、自动换页等功能。
a) <display:table name="test" />
这样一行代码就能自动列出test内的所有属性了。
b) 如果要只列出指定的列，可以使用

<display:table name="test">
　　 <display:column property="id" title="ID" />
　　 <display:column property="name" />
　　 <display:column property="email" />
　　 <display:column property="status" />
　　 <display:column property="description" title="Comments"/>
</display:table>

c) 指定某一列的样式：<display:column property="id" title="ID" class="idcol"/>
d) 创建简单的动态链接
<display:column property="email" href="details.jsp" paramId="action" paramName="testparam" paramScope="request" />
这样只能产生details?action=xx的链接

package util;

import org.displaytag.decorator.TableDecorator;

public class Decorator extends TableDecorator {
  public String getEditLink() {
    beans.Policy p = (beans.Policy)getCurrentRowObject();
    int pId = p.getId();
    return "<a href=\"servlet/editItem?id=" + pId + "\">@</a>";  
  }
}