Java中如何實(shí)現(xiàn)雙重檢查鎖

這篇文章主要介紹了Java中如何實(shí)現(xiàn)雙重檢查鎖，具有一定借鑒價(jià)值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

前言

在實(shí)現(xiàn)單例模式時(shí)，如果未考慮多線程的情況，就容易寫(xiě)出下面的錯(cuò)誤代碼：

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueSingleton;

    private Singleton() {
    }

    public Singleton getInstance() {
        if (null == uniqueSingleton) {
            uniqueSingleton = new Singleton();
        }
        return uniqueSingleton;
    }
}

在多線程的情況下，這樣寫(xiě)可能會(huì)導(dǎo)致uniqueSingleton有多個(gè)實(shí)例。比如下面這種情況，考慮有兩個(gè)線程同時(shí)調(diào)用getInstance()：

可以看到，uniqueSingleton被實(shí)例化了兩次并且被不同對(duì)象持有。完全違背了單例的初衷。

加鎖

出現(xiàn)這種情況，第一反應(yīng)就是加鎖，如下：

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueSingleton;

    private Singleton() {
    }

    public synchronized Singleton getInstance() {
        if (null == uniqueSingleton) {
            uniqueSingleton = new Singleton();
        }
        return uniqueSingleton;
    }
}

這樣雖然解決了問(wèn)題，但是因?yàn)橛玫搅藄ynchronized，會(huì)導(dǎo)致很大的性能開(kāi)銷(xiāo)，并且加鎖其實(shí)只需要在第一次初始化的時(shí)候用到，之后的調(diào)用都沒(méi)必要再進(jìn)行加鎖。

雙重檢查鎖

雙重檢查鎖（double checked locking）是對(duì)上述問(wèn)題的一種優(yōu)化。先判斷對(duì)象是否已經(jīng)被初始化，再?zèng)Q定要不要加鎖。

錯(cuò)誤的雙重檢查鎖

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueSingleton;

    private Singleton() {
    }

    public Singleton getInstance() {
        if (null == uniqueSingleton) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (null == uniqueSingleton) {
                    uniqueSingleton = new Singleton();   // error
                }
            }
        }
        return uniqueSingleton;
    }
}

如果這樣寫(xiě)，運(yùn)行順序就成了：

• 檢查變量是否被初始化(不去獲得鎖)，如果已被初始化則立即返回。

• 獲取鎖。

• 再次檢查變量是否已經(jīng)被初始化，如果還沒(méi)被初始化就初始化一個(gè)對(duì)象。
  

執(zhí)行雙重檢查是因?yàn)椋绻鄠€(gè)線程同時(shí)了通過(guò)了第一次檢查，并且其中一個(gè)線程首先通過(guò)了第二次檢查并實(shí)例化了對(duì)象，那么剩余通過(guò)了第一次檢查的線程就不會(huì)再去實(shí)例化對(duì)象。

這樣，除了初始化的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)加鎖的情況，后續(xù)的所有調(diào)用都會(huì)避免加鎖而直接返回，解決了性能消耗的問(wèn)題。

隱患

上述寫(xiě)法看似解決了問(wèn)題，但是有個(gè)很大的隱患。實(shí)例化對(duì)象的那行代碼（標(biāo)記為error的那行），實(shí)際上可以分解成以下三個(gè)步驟：

1. 分配內(nèi)存空間

2. 初始化對(duì)象

3. 將對(duì)象指向剛分配的內(nèi)存空間
   

但是有些編譯器為了性能的原因，可能會(huì)將第二步和第三步進(jìn)行重排序，順序就成了：

1. 分配內(nèi)存空間

2. 將對(duì)象指向剛分配的內(nèi)存空間

3. 初始化對(duì)象
   

現(xiàn)在考慮重排序后，兩個(gè)線程發(fā)生了以下調(diào)用：

在這種情況下，T7時(shí)刻線程B對(duì)uniqueSingleton的訪問(wèn)，訪問(wèn)的是一個(gè)初始化未完成的對(duì)象。

正確的雙重檢查鎖

public class Singleton {
    private volatile static Singleton uniqueSingleton;

    private Singleton() {
    }

    public Singleton getInstance() {
        if (null == uniqueSingleton) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (null == uniqueSingleton) {
                    uniqueSingleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueSingleton;
    }
}

為了解決上述問(wèn)題，需要在uniqueSingleton前加入關(guān)鍵字volatile。使用了volatile關(guān)鍵字后，重排序被禁止，所有的寫(xiě)（write）操作都將發(fā)生在讀（read）操作之前。

至此，雙重檢查鎖就可以完美工作了。

感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“Java中如何實(shí)現(xiàn)雙重檢查鎖”這篇文章對(duì)大家有幫助，同時(shí)也希望大家多多支持億速云，關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，更多相關(guān)知識(shí)等著你來(lái)學(xué)習(xí)!