Defold编辑器启动时类加载并发问题的分析与解决

问题背景

Defold游戏引擎的编辑器在启动过程中，偶尔会出现初始化失败的情况。通过错误日志分析，发现主要问题出在JavaFX类库的并发加载上，特别是与EventType相关的类初始化过程中出现的并发修改异常。

问题现象

当编辑器启动时，会并行加载多个Clojure命名空间。在某些情况下，当多个线程同时尝试加载依赖JavaFX类的命名空间时，会出现ExceptionInInitializerError异常。根本原因是JavaFX内部类EventType的初始化不是线程安全的。

技术分析

并发加载机制

Defold编辑器使用Clojure的pmap函数并行加载命名空间，以加快启动速度。这种并行加载机制在大多数情况下工作良好，但当涉及到JavaFX类的初始化时就会出现问题。

JavaFX类初始化问题

JavaFX中的EventType类在初始化时会维护一个静态的弱引用哈希表来注册事件类型。当多个线程同时初始化不同的JavaFX控件类（如TableColumn、Menu等）时，这些类都会触发EventType的初始化，导致对同一个弱引用哈希表的并发修改。

错误重现

通过以下Clojure代码可以稳定重现该问题：

(javafx.application.Platform/startup
  (fn []
    (->> ["javafx.scene.control.Menu"
          "javafx.scene.control.TableColumn"]
         (mapv #(future (Class/forName %)))
         (mapv deref)))

解决方案

预加载关键JavaFX类

为了解决这个问题，我们在编辑器启动的早期阶段，在主线程中预先加载所有可能触发EventType初始化的JavaFX类。这包括：

1. 核心事件类：EventType、ActionEvent等
2. 常用控件类：Menu、ListView、TreeView等
3. 输入事件类：KeyEvent、MouseEvent等
4. 其他特殊事件类：DialogEvent、WebEvent等

实现细节

在Java启动代码中，我们添加了以下预加载逻辑：

String[] nonThreadSafeJavaFXClasses = {
    "javafx.event.EventType",
    "javafx.scene.control.Menu",
    "javafx.scene.control.TableColumn",
    // 其他需要预加载的类...
};

for (String className : nonThreadSafeJavaFXClasses) {
    Class.forName(className);
}

后续发现的问题

在实施上述解决方案后，又发现了新的问题：当并行加载依赖第三方库（如clojure.data.json）的命名空间时，偶尔会出现编译错误。这表明我们的并行加载策略还需要考虑依赖库的加载顺序问题。

经验总结

1. 框架类库的特殊性：像JavaFX这样的GUI框架往往有特殊的初始化要求，不能假设所有Java类都支持并行加载。

2. 并行加载的复杂性：虽然并行加载可以提升启动速度，但必须仔细分析类之间的依赖关系，特别是静态初始化块的副作用。

3. 测试的重要性：对于这类并发问题，需要设计专门的并发测试用例，简单的功能测试可能无法发现问题。

4. 分层解决方案：对于复杂的启动过程，可能需要分阶段进行，先串行加载基础框架，再并行加载业务代码。

最佳实践建议

对于类似Defold这样混合使用Java和Clojure的项目，在实现并行加载时建议：

1. 识别并预加载所有有线程安全问题的框架类
2. 对依赖库进行依赖分析，避免多个命名空间同时加载同一库
3. 实现分阶段的加载策略，先核心后扩展
4. 添加完善的错误处理和恢复机制
5. 在持续集成中添加并发启动测试

通过这次问题的解决，我们不仅修复了Defold编辑器的启动问题，也为类似项目的类加载机制设计积累了宝贵经验。