Java并发（七）：双重检验锁定DCL

双重检查锁定（Double Check Lock，DCL）

1、懒汉式单例模式，无法保证线程安全：

    public class Singleton {
        private static Singleton singleton;

        private Singleton() {
        }

        public static Singleton getInstance() {
            if (singleton == null) {// 多个线程同时执行到此，会生成多个Singleton实例
                singleton = new Singleton();
            }

            return singleton;
        }
    }

2、同步处理，synchronized就会导致这个方法比较低效：

    public class Singleton {
        private static Singleton singleton;

        private Singleton() {}

        public static synchronized Singleton getInstance() {
            if (singleton == null) {
                singleton = new Singleton();
            }

            return singleton;
        }
    }

3、双重检查 DCL：

    public class Singleton {
        private static Singleton singleton;
        Integer a;

        private Singleton(){}

        public static Singleton getInstance(){
            if(singleton == null){                              // 1 只有singleton==null时才加锁，性能好
                synchronized (Singleton.class){                 // 2
                    if(singleton == null){                      // 3
                        singleton = new Singleton();            // 4
                    }
                }
            }
            return singleton;
        }
    }

但是，仍然有问题！！

创建对象过程：

（1）分配内存空间

（2）初始化对象

（3）将内存空间的地址赋值给对应的引用

（2）（3）会被处理器优化，发生重排序

举例：

A线程singleton = new Singleton()发生重排序，将分配的内存空间引用赋值给了静态属性singleton（即singleton != null），而对象还未初始化（即Integer a == null）；

B线程此时调用getInstance()方法，因为singleton != null，直接返回singleton。当B线程使用singleton的a属性时就会空指针。

分析：

问题在于singleton = new Singleton()的重排序

（1）不允许初始化阶段步骤2 、3发生重排序。

（2）允许初始化阶段步骤2 、3发生重排序，但是不允许其他线程“看到”这个重排序。

解决：

1、利用volatile限制重排序

    public class Singleton {
        private volatile static Singleton singleton;// 通过volatile关键字来确保安全

        private Singleton(){}

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

（1）分配内存空间

（2）初始化对象

（3）将内存空间的地址赋值给对应的引用

第（3）步 volatile修饰的变量singleton的写入操作，通过内存屏障限制的重排序 参考：Java并发（六）：volatile的实现原理

2、利用类初始化

JVM会保证一个类的类构造器在多线程环境中被正确的加锁、同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的类构造器，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行方法完毕。

特别需要注意的是，在这种情形下，其他线程虽然会被阻塞，但如果执行初始化的那条线程退出后，其他线程在唤醒之后不会再次进入/执行初始化，因为在同一个类加载器下，一个类型只会被初始化一次。

    public class Singleton {
        private static class SingletonHolder{
            public static Singleton singleton = new Singleton();
        }
        
        public static Singleton getInstance(){
            return SingletonHolder.singleton;
        }
    }

参考资料：

【死磕Java并发】—–Java内存模型之从JMM角度分析DCL