双重检查锁的真相，内附C#实例代码解析

2022-12-16 01:37:28

双重检查锁：确保对象安全初始化的利器

在多线程编程的世界里，保证对象的安全初始化至关重要。双重检查锁 (DCL) 是一种优雅的技术，可以确保对象在多线程环境中只被初始化一次，避免了重复初始化的麻烦。

如何使用双重检查锁

DCL 的工作原理类似于一个精明的守门员。当一个线程试图访问一个尚未初始化的对象时，它会先敲门（加锁），检查对象是否已经初始化。如果对象还没有被初始化，守门员就会允许线程进入（创建对象），并锁上门（解锁）以防止其他线程进入。

C# 中的双重检查锁实现

为了更好地理解 DCL 的工作原理，让我们来看看一个 C# 中的实现示例：

public class Singleton
{
    private static volatile Singleton _instance;
    private static readonly object _lock = new object();

    private Singleton() { }

    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (_lock)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        _instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }
    }
}

在这个示例中：

_instance 变量是一个静态引用，用于保存单例对象的实例。
_lock 变量是一个静态对象，用于加锁。
构造函数被标记为私有，以防止外部创建对象。
Instance 属性使用 DCL 机制来安全地返回单例对象。

双重检查锁的注意事项

使用 DCL 时，需要牢记以下注意事项：

**使用 volatile ** _instance 变量必须被声明为 volatile，以确保所有线程都能看到它的最新值。
顺序检查： 必须先检查 _instance 是否为 null，然后再加锁，以避免创建多个对象。
重复检查： 在加锁后，再次检查 _instance 是否为 null，以防止竞争条件。

结论

双重检查锁是一种可靠的技术，可用于在多线程编程中安全地初始化对象。它避免了重复初始化的风险，并确保了对象的一致性。通过理解其工作原理和注意事项，开发人员可以轻松地将 DCL 应用到他们的多线程应用程序中。

常见问题解答

为什么需要 volatile ？
Volatile 关键字确保了所有线程都能看到 _instance 变量的最新值，避免了线程间的数据不一致。
为什么必须顺序检查和重复检查？
顺序检查防止在加锁前创建多个对象，而重复检查防止在加锁后创建多个对象。
除了 DCL，还有什么其他方法可以初始化对象？
其他方法包括懒惰初始化、静态构造函数和 IoC 容器。
DCL 是否适用于所有并发场景？
不，DCL 只适用于特定场景，例如单例模式。在某些情况下，使用其他并发机制（例如 CAS）可能更合适。
DCL 有哪些局限性？
DCL 依赖于 Java 内存模型的正确性，并且在某些极端情况下可能会出现问题。然而，在大多数情况下，它是一个可靠且高效的解决方案。