拥抱优雅的代码，双重检查锁深层次解密
2022-12-27 15:20:12
双重检查锁：延迟初始化的线程安全保障
延迟初始化：提升性能，避免浪费
在软件开发中，我们经常会遇到需要延迟初始化的情况。所谓延迟初始化，就是将对象的创建推迟到实际使用的时候才进行。这是一种优化技术，可以减少程序启动时的开销，提升性能。
线程安全陷阱：并发带来的数据竞争
然而，延迟初始化也面临着线程安全的问题。当多个线程同时访问一个尚未初始化的对象时，可能会引发数据竞争或内存可见性问题。数据竞争是指多个线程同时写同一个共享变量，导致最终结果不确定。内存可见性问题是指一个线程修改了共享变量，但其他线程无法及时看到这个修改。
双重检查锁：巧妙解决线程安全问题
双重检查锁是一种解决延迟初始化线程安全问题的高效且优雅的解决方案。它利用了 Java 内存模型中的“happens-before”规则，确保对象的初始化操作在所有线程中都可见。
双重检查锁的实现：简单高效
双重检查锁的实现非常简单，它使用了一个 volatile 变量和一个同步块。
private volatile Object object;
public Object getObject() {
if (object == null) {
synchronized (this) {
if (object == null) {
object = new Object();
}
}
}
return object;
}
双重检查锁的工作原理：步步为营
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volatile变量object： 我们声明一个 volatile 变量 object。volatile 变量可以确保对象的初始化操作在所有线程中都是可见的。
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getObject()方法获取对象： 提供一个getObject()方法来获取对象。
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第一次检查object是否为null： 在getObject()方法中，我们首先检查 object 是否为 null。如果为 null，则表示对象尚未初始化。
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同步块保证线程安全： 我们使用 synchronized 对 this 对象进行同步。这样可以确保只有一个线程可以同时执行后面的初始化操作。
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第二次检查object是否为null： 在同步块内部，我们再次检查 object 是否为 null。如果仍然为 null，则表示还没有其他线程对对象进行初始化，我们可以安全地进行初始化操作。
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初始化并返回对象： 最后，我们将初始化后的对象存储到 object 变量中，并返回对象。
双重检查锁的适用场景：需要延迟初始化和线程安全
双重检查锁非常适用于需要推迟一些高开销对象的初始化操作，并且只有在使用这些对象时才进行初始化的场景。同时，它还能确保延迟初始化操作是线程安全的。
双重检查锁的局限性：知己知彼
虽然双重检查锁是一种非常有效的延迟初始化技巧，但它也存在一些局限性：
- 依赖Java内存模型： 双重检查锁依赖于 Java 内存模型中的“happens-before”规则。如果 Java 内存模型发生改变，则双重检查锁可能不再有效。
- 潜在性能问题： 双重检查锁在某些情况下可能会导致性能问题。例如，如果对象初始化操作非常耗时，则双重检查锁可能会增加程序的启动时间。
总结：权衡取舍，谨慎使用
双重检查锁是一种非常有效的延迟初始化技巧，它提供了延迟初始化的性能优势，同时确保了线程安全。然而，它也存在一些局限性，在使用时需要注意。需要延迟初始化和线程安全的场景可以考虑使用双重检查锁，但也要结合实际情况权衡取舍。
常见问题解答
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双重检查锁是否在所有情况下都适用？
答：不一定。双重检查锁依赖于 Java 内存模型，如果内存模型发生变化，它可能不再有效。 -
双重检查锁是否会对性能造成影响？
答：可能。如果对象初始化操作非常耗时，双重检查锁可能会增加程序的启动时间。 -
双重检查锁和单例模式有什么关系？
答：双重检查锁可以用于实现单例模式，但它并不是唯一的方法。其他方法包括静态内部类和枚举类。 -
双重检查锁和 volatile 变量有什么关系？
答：volatile 变量可以确保对象的初始化操作在所有线程中都是可见的。双重检查锁利用了这个特性来保证线程安全。 -
双重检查锁和 synchronized 有什么关系？
答：synchronized 关键字用于同步对象访问，确保只有一个线程可以同时执行初始化操作。双重检查锁利用 synchronized 来保证线程安全。
