DCL锁双重检查；

最新推荐文章于 2025-04-29 08:43:58 发布

逍遥郎wj

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分类专栏：程序员认知文章标签：单例模式

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本文深入探讨了在多线程环境下，如何使用Double Check Locking（DCL）解决单例模式中的并发问题。DCL通过两次检查和加锁确保线程安全，避免了不必要的锁竞争。同时，文章提到了CPU指令重排可能导致的线程安全问题，强调了保证数据最终一致性的重要性。内容涵盖了Java内存模型、单例模式实现、线程同步和程序优化。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

学习来源于：B站马士兵视频：《计算机底层原理》

DCL:Double check lock。

其本质是为了解决多线程中语句执行不确定性。

你也不知道当前其他线程进行到哪里，哪里都有可能。

比如在单例模式中，需要判断单例对象是否已经存在，if如果单例存在：则返回单例。否则else就去new一个单例。

这样做有一个问题：当涉及到多线程时，可能有多个线程同时来判断单例是否存在，此时，有两个甚至多个线程同时判断为不存在，则多个线程都会去创建单例。这样还是很多对象。

如何避免，首先考虑加锁，即判断单例是否存在的这个操作，应该加到锁中，判断加锁这个操作，本身也要加锁。

即我们：

S1：先判断单例是否存在，（第一次check）

S2：如果不存在，那我们就要加锁，准备执行创建对象这个过程。

S3：加锁完成后。注意：此时有可能有多个线程，同时判断check发现单例不存在，那么这个锁一旦解开，其他线程还是会进入锁区重新创建对象，所以，需要在锁区，进行第二次check判断单例对象是否存在。这个在锁定代码区中先进性的二次判断单例是否存在，就叫做：DCL。

S4：在锁区内部，第二次check之后，判断单例是否已经存在，如果存在，那么就直接返回，否则创建。

总结：

就是Check-Lock-Check。

此时可能有新的疑问：第一次检查不要可以吗？

不可以：为了避免不必要的锁。假设有一万线程，然后有一个线程抢到了，那么锁释放后，后面其他9999个线程要挨个锁一遍，然后检查单例对象是否存在，然后再出锁。这个一进一检查再一出，是不必要的麻烦。

有了外面这个锁，那么一旦有一个线程new了之后，其他9999个线程，就不用再费劲了。

这样DCL之后就结束了吗？

还没有，CPU执行代码语句是逐条指令执行的。

我们看起来是一条语句，但是在CPU中却是很多条指令。

这个单单的一条语句： new obj = new object();

这条语句在CPU中可以分为以下几条指令完成：其中每一步都有可能被其他线程抢断。

第一条new：在内存堆中开辟空间。
- 这个空间的大小取决于T，里面的内容在一开始初始化的时候，不同的语言（C/C++、Java/C#)等，处理方式不同。
- 马老师说Java会给相应类型的默认值。重新赋值：就像分配了一片新的土地。这个土地初始里面种了什么东西，不用的语言处理方式不同。Java会像耕地一遍，重新犁一遍。
- 所以Java的初始化会比C/C++要稍微慢一点。因为多了一个重新赋类型默认值的过程，这样也稍微安全了一点。有利有弊。
第二条：dup，马老师未讲。
第三条：一开始是变量默认值为0。默认值是new时候的值，代码中初始化为8，初始化在第三步执行。特殊调用T的init初始化方法，就是默认的构造方法。
第四条：变量t是一个指针，要通过t能访问到这块堆空间。所以要把这个对象的地址赋值给t。
第五条：完成。

以上概括起来：三板斧：一个小小的对象初始化就要：有三步来实现：

首先分配空间：new()，然后赋予成员属性默认值。（类型的default值。）
调用构造方法：T.<init>,然后赋予成员属性初始值。（构造函数中指定或者传入的值。）
建立关联：指针变量t指向对象所在的内存空间。

这里涉及另外一个问题：不仅仅程序执行的时候顺序不确定。指令执行时，也有指令重排的问题。

上锁的代码和不上锁的代码能不能形成并发？能。

所以新的一个线程可以基于目前thread1的线程进度访问到成员属性的状态。即：当指令执行到重排的第二条：7 astore_1时，此时锁中的线程实现了对m = 0的赋值。外界线程可以读到当前单例半实例化状态。

锁定的代码只能保证：

1、原子性。
2、可见性。
保证原子性更新完之后才可以对另外一段上锁代码可见最终状态。
- 唯一不能保证的就是线程的有序性。
- 所以锁的代码内部依然可能发生换顺序。

基于上面来看：好像什么代码的执行顺序都可以改变的样子？什么样的顺序不可以换？

判断能不能换，主要一个原则：只要保障单线程内数据最终一致性。
- 比如：a = 0;b = 0;这两条指令哪个先执行，数据最终都一致，所以这两条指令顺序可以发生重排。
- 再比如：x = 0;x = 5;这两条指令：不可以交换顺序。因为数据最终不一致了。
上面指令，最终结果都是成员属性m = 8;所以顺序不影响结果。可以交换。