多线程情况下双重检查锁定问题的分析与优化双重检查锁定(Double-Checked Locking)的由来 2. 问题的根源3. 解决方案

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我是靠谱客的博主灵巧石头，最近开发中收集的这篇文章主要介绍多线程情况下双重检查锁定问题的分析与优化双重检查锁定(Double-Checked Locking)的由来 2. 问题的根源3. 解决方案，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

双重检查锁定(Double-Checked Locking)的由来

Java程序中，有时候需要推迟一些高开销对象的初始化操作，等到使用的时候才进行对象初始化。双重检查锁定是一种常见的延迟初始化技术。但是在多线程情况下，使用不当很容易出现问题。下面就来分析一下非线程安全的一段代码：

public class DoubleCheckedLocking {
	private static Instance instance;

	public static Instance getInstance() {
		if (instance == null) {					// line A 第一次检查
			synchronized (DoubleCheckedLocking.class) {	// line B 加锁
				if (instance == null) {			// line C 第二次检查
					instance = new Instance();	// line D 创建一个对象。 问题就出在这里！！！
				}
			}
		}
		return instance;
	}
}

从代码来看，如果第一次检查instance不为null，则不用继续执行加锁和初始化操作，可以降低synchronized带来的性能开销。但是如果在多线程情况下一个线程 执行第一次检查的时读取的instance不为null，然而此时instance引用的对象在另外一个线程中还没有初始化完成，这时程序就会出现错误。

2. 问题的根源

可以将上述创建对象的代码进一步分解为下面3行伪代码：

memory = allocate();	//step1. 为对象分配内存空间
createInstance(memory);	//step2. 对象的初始化
instance = memory;	//step3. 设置instance指向分配的内存地址

上面三行代码在执行的时候可能会发生制定重排序。step2和step3重排序之后执行顺序如下：

memory = allocate();	//step1. 为对象分配内存空间
instance = memory;	//step3. 设置instance指向分配的内存地址  此处的对象还没有被初始化，正是问题的所在！！！
createInstance(memory);	//step2. 对象的初始化

在多线程条件下，如果线程A使用第二种指令排序方式来初始化instance对象，当程序执行到step3的时候，若线程B在执行第一次检查，将会获得一个还未初始化的对象，此时线程B就会出现问题。

3. 解决方案

发现问题的根源以后，可以有两个办法来解决。

不允许step2和step3进行指令重排序。
允许step2和step3进行重排序，但是不允许其他线程“看到”此重排序。

3.1. 基于volatile的解决方案

可以对前面 DoubleCheckedLocking方法稍作修改（把instance声明为volatile类型，声明为volatile类型后，代码重排序将被禁止），即可实现线程安全的延迟初始化。

public class DoubleCheckedLocking {
	private volatile static Instance instance;

	public static Instance getInstance() {
		if (instance == null) {				
			synchronized (DoubleCheckedLocking.class) {	
				if (instance == null) {			
					instance = new Instance();
				}
			}
		}
		return instance;
	}
}

3.2. 基于类初始化的解决方案

JVM在类的初始化阶段（即在Class被加载后，且被线程使用之前），会执行类的初始化。在执行类的初始化期间，JVM会去获取一个锁。这个锁可以同步多个线程对同一个类的初始化。

public class InstanceFactory {
	private static class InstanceHolder {
		public static Instance instance = new Instance();
	}
	
	public static Instance getInstance(){
		return InstanceHolder.instance;
	}
}