Double Checked Locking双重检查锁

本文探讨了双重检查锁定(DoubleCheckedLocking)模式在多线程环境下正确实现的方法。为确保模式有效,JDK版本须为1.5及以上,并利用volatile关键字防止编译器对内存操作进行优化,从而避免潜在的并发问题。

要使Double Checked Locking双重检查锁模式正常工作,JDK必须>=1.5, 并且使用volatile关键字。

http://jeremymanson.blogspot.com/2008/05/double-checked-locking.html

这篇文章介绍了为什么Double Checked Locking会不工作。

// Broken -- Do Not Use! 
class Foo {
  private Helper helper = null;
  public Helper getHelper() {
    if (helper == null) {
      synchronized(this) {
        if (helper == null) {
          helper = new Helper();
        }
      }
    }
  return helper;
}

 

从代码的语义看, 代码先创建了Helper的实例,然后赋值(write)给变量helper。然而代码在实际运行时,JIT编译器不会保证类的初始化会在变量赋值(write)之前完成。这时候,如果有其它线程在变量赋值和Helper实例创建完成之间读取helper,就会发生问题。

JDK1.5之后volatile增加了新功能,就是会严格控制volatile变量读写的顺序,JIT生成指令时不会打乱读写之前或者之后的顺序(之前的或者之后的可以被打乱),这样就能保证在写helper之前,Helper已经实例化完成。

 

<think>我们之前已经介绍了双重检查锁定在单例模式中的应用。现在我们来探讨双重检查锁定适用的场景以及具体的例子。 双重检查锁定(Double-Checked Locking)主要用于减少同步的开销,尤其是在初始化某个资源(如创建单例对象)时。它适用于以下场景: 1. 需要延迟初始化(Lazy Initialization)且初始化成本较高的资源。 2. 需要线程安全地初始化共享资源,但后续访问不需要同步。 3. 希望降低同步带来的性能开销(避免每次访问都进行同步)。 下面我们举一个具体的例子:缓存系统的初始化。 假设我们有一个缓存管理器(CacheManager),它负责加载配置并初始化缓存。初始化过程比较耗时,所以我们希望在第一次使用时才初始化(懒加载),并且要保证多线程环境下只初始化一次。 使用双重检查锁定实现: </think>### 双重检查锁定(Double-Checked Locking)的应用场景与实例 双重检查锁定主要用于解决**高并发环境下资源初始化的线程安全问题**,特别适合以下场景: #### ✅ 典型应用场景 1. **延迟初始化(Lazy Initialization)** - 当初始化成本昂贵(如数据库连接、大型对象) - 且可能不会立即使用时,避免不必要的资源消耗 2. **单例模式实现** - 需要全局唯一实例的场景 - 实例初始化开销大需延迟创建 3. **资源池管理** - 线程池/连接池的初始化 - 缓存系统的启动 4. **配置加载** - 全局配置文件的加载解析 - 避免多线程重复加载 #### 📝 实际代码示例:数据库连接管理器 ```java import java.sql.Connection; import java.sql.DriverManager; import java.sql.SQLException; public class DatabaseConnectionManager { // volatile保证可见性和禁止指令重排序 private static volatile Connection instance; // 私有构造器防止外部实例化 private DatabaseConnectionManager() {} public static Connection getConnection() { // 第一次检查:避免不必要的同步 if (instance == null) { synchronized (DatabaseConnectionManager.class) { // 第二次检查:防止重复创建 if (instance == null) { try { // 创建高成本数据库连接 String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb"; String user = "root"; String password = "password"; instance = DriverManager.getConnection(url, user, password); System.out.println("Database connection established"); } catch (SQLException e) { throw new RuntimeException("Failed to create DB connection", e); } } } } return instance; } } ``` #### 🌟 场景优势分析 1. **性能优化** ```java // 99%的调用直接返回实例,避免同步锁开销 if (instance != null) return instance; ``` 2. **线程安全** ```java synchronized (...) { // 保证只有一个线程执行初始化 if (instance == null) { // 二次检查防重复创建 instance = new ... // 安全创建 } } ``` 3. **资源节约** ```java // 避免每次调用都创建连接 // 只有当真正需要时才初始化 ``` 4. **延迟加载** ```java // 系统启动时不立即初始化 // 首次调用getConnection()时才创建 ``` #### ⚠ 使用注意事项 1. **必须使用`volatile`**(JDK 5+) 防止指令重排序导致返回未完全初始化的对象 2. **初始化逻辑不可抛异常** 静态实例初始化失败会导致后续调用永远失败 3. **不适合简单对象** 轻量级对象可直接用静态内部类方式: ```java public class Singleton { private static class Holder { static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return Holder.INSTANCE; } } ```
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