Java中的双重检查锁（double checked locking）

逃离我推掉我的手 2022-05-19 03:12 204阅读 0赞

这文章写的很好，我看懂了，收获了。

原文地址[https://www.cnblogs.com/xz816111/p/8470048.html][https_www.cnblogs.com_xz816111_p_8470048.html]

## 最初的代码 ##

在最近的项目中，写出了这样的一段代码

private static SomeClass    instance;
    
    public SomeClass getInstance() {
        if (null == instance) {
            instance = new SomeClass();
        }
        return instance;
    }

然后在Code Review的时候被告知在多线程的情况下，这样写可能会导致`instance`有多个实例。比如下面这种情况：

## 第一次的解决方案 ##

于是就想到了为这个方法加锁，如下：

private static SomeClass    instance;
    
    public synchronized SomeClass getInstance() {
        if (null == instance) {
            instance = new SomeClass();
        }
        return instance;
    }

但是又被提醒这样虽然解决了问题，但是会导致很大的性能开销，而加锁只需要在第一次初始化的时候用到，之后的调用都没必要再进行加锁，于是就了解到了双重检查锁（double checked locking）的办法。

## 第二次的解决方案 ##

private static SomeClass    instance;
    
    public SomeClass getInstance() {
        if (null == instance) {                     // 第一重检查
            synchronized (this) {
                if (null == instance) {             // 第二重检查
                    instance = new SomeClass();     // 这里有问题
                }
            }
        }
        return instance;
    }

这样写的话，运行顺序就成了：

1.  检查变量是否被初始化(不去获得锁)，如果已被初始化立即返回这个变量。
2.  获取锁
3.  第二次检查变量是否已经被初始化：如果其他线程曾获取过锁，那么变量已被初始化，返回初始化的变量。否则，初始化并返回变量。

这样，除了初始化的时候会出现加锁的情况，后续的所有调用都会避免加锁而直接返回，从而避免了性能问题，而且看似也解决了同步的问题，然而这样写有个很大的隐患。详细原因如下：

实例化对象的那行代码（标记为有问题的那行），实际上可以分解成以下三个步骤：

1.  分配内存空间
2.  初始化对象
3.  将对象指向刚分配的内存空间

但是有些编译器为了性能的原因，可能会将第二步和第三步进行**重排序**，顺序就成了：

1.  分配内存空间
2.  将对象指向刚分配的内存空间
3.  初始化对象

现在考虑重排序后，发生了以下这种调用：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Time</th> 
   <th>Thread A</th> 
   <th>Thread B</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>t1</td> 
   <td>A1 检查到instance为空</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>t2</td> 
   <td>A2 获取锁</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>t3</td> 
   <td>A3 再次检查到instance为空</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>t4</td> 
   <td>A4 为instance分配内存空间</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>t5</td> 
   <td>A5 将instance指向内存空间</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>t6</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>B1 检查到instance不为空</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>t7</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>B2&nbsp;<strong>访问instance（对象还未初始化）</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>t8</td> 
   <td>A6 初始化instance</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意，在这种情况下，t7时刻线程B对instance的访问，访问的是一个**初始化未完成**的对象！

## 最终的解决方案 ##

为了解决上述问题，可以在`instance`前加入关键字`volatile`。使用了volatile变量后，就能保证先行发生关。对于volatile变量，所有的写（write）都将先行发生于读（read），但在Java5之前不是这样，所以这样的方法只针对Java5及以上的版本。

private volatile static SomeClass    instance;
    
    public SomeClass getInstance() {
        if (null == instance) {
            synchronized (Test.class) {
                if (null == instance) {
                    instance = new SomeClass();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

至此，双重检查锁就可以完美工作了。现在实现单例模式也有了别的更好的办法，但个人觉得这样的坑很有教育意义，故做此记录。

[https_www.cnblogs.com_xz816111_p_8470048.html]: https://www.cnblogs.com/xz816111/p/8470048.html