Java中如何實現雙重檢查鎖

這篇文章主要介紹了Java中如何實現雙重檢查鎖，具有一定借鑒價值，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

在實現單例模式時，如果未考慮多線程的情況，就容易寫出下面的錯誤代碼：

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，這樣寫可能會導致uniqueSingleton有多個實例。比如下面這種情況，考慮有兩個線程同時調用getInstance()：

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

加鎖

出現這種情況，第一反應就是加鎖，如下：

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueSingleton;

    private Singleton() {
    }

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

這樣雖然解決了問題，但是因為用到了synchronized，會導致很大的性能開銷，并且加鎖其實只需要在第一次初始化的時候用到，之后的調用都沒必要再進行加鎖。

雙重檢查鎖

雙重檢查鎖（double checked locking）是對上述問題的一種優化。先判斷對象是否已經被初始化，再決定要不要加鎖。

錯誤的雙重檢查鎖

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，運行順序就成了：

• 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被初始化，如果還沒被初始化就初始化一個對象。
  

執行雙重檢查是因為，如果多個線程同時了通過了第一次檢查，并且其中一個線程首先通過了第二次檢查并實例化了對象，那么剩余通過了第一次檢查的線程就不會再去實例化對象。

這樣，除了初始化的時候會出現加鎖的情況，后續的所有調用都會避免加鎖而直接返回，解決了性能消耗的問題。

隱患

上述寫法看似解決了問題，但是有個很大的隱患。實例化對象的那行代碼（標記為error的那行），實際上可以分解成以下三個步驟：

1. 分配內存空間

2. 初始化對象

3. 將對象指向剛分配的內存空間
   

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

1. 分配內存空間

2. 將對象指向剛分配的內存空間

3. 初始化對象
   

現在考慮重排序后，兩個線程發生了以下調用：

在這種情況下，T7時刻線程B對uniqueSingleton的訪問，訪問的是一個初始化未完成的對象。

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;
    }
}

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

至此，雙重檢查鎖就可以完美工作了。

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“Java中如何實現雙重檢查鎖”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關注億速云行業資訊頻道，更多相關知識等著你來學習!