多线程中的双重检查锁

Posted 2021-08-06 涛声-依旧

 1、synchorized

//锁定方法
public synchorized void test(){
            
}


public void test(){
       
    synchorized(){
        //锁定代码块
    }
}    

　　作用：保证同一时刻只有一个线程执行synchorized锁定的方法

 

　　单例模式中有一种实现方式叫做双重检查锁，主要是为了更好，更安全的实现单例功能。先来看一下该方法的核心代码：

<span style="font-size:18px;">public  class DoubleCheckedLocking{  
  private static Instance instance;                   
   
  public static Instance getInstance(){               
    if(instance ==null){                              
      synchronized (DoubleCheckedLocking.class){      
        if(instance ==null)                           
          instance=new Instance();                  //①  
      }  
    }  
    return instance;  
  }  
}</span> 

　　表面上来看，在执行改代码时，先判断instance对象是否为空，为空时再进行初始化对象。即使在多线程环境下，因为使用了synchronized锁进行代码同步，该方法也仅仅创建一个实例对象。但是，从根本上来说，这样写还是存在一定问题的。

问题源头：

　　上述带啊吗标号为①的代码功能是创建实例对象，可以分解为如下伪代码步骤：

　　

<span style="font-size:18px;">memory = allocate() ;    //分配对象的内存空间  
ctorInstance(memory);   //②初始化对象  
instance=memory;        //③设置instance指向刚分配的内存地址</span>  

　　其中②和③之间，在某些编译器编译时，可能出现重排序（主要是为了代码优化），此时的代码如下：

<span style="font-size:18px;">memory = allocate() ;    //分配对象的内存空间  
instance=memory;        //③设置instance指向刚分配的内存地址  
ctorInstance(memory);   //②初始化对象  
</span>  　　

单线程下执行时序图；

　　

 

 

 

　　多线程下执行时序图：

 

 

 

 　　由于单线程中遵守intra-thread semantics，从而能保证即使②和③交换顺序后其最终结果不变，但是当在多线程情况下，线程B将看到一个还没有被初始化的对象，此时将会出现问题。

　　解决方案：

　　1、不允许②和③进行重排序

　　2、允许②和③进行重排序，但排序之后，不允许其他线程看到。

 

 

2、volatile

　　作用：使用volatile修饰instance之后，之前②和③之间的重排序将在多线程环境下被禁止，从而保证了线程安全执行。

　　基于volatile的解决方案

　　对前面的双重锁实现的延迟初始化方案进行如下修改：

<span style="font-size:18px;">public  class DoubleCheckedLocking{</span>  
<span style="font-size:18px;">  private volatile static Instance instance;                   
   
  public static Instance getInstance(){               
    if(instance ==null){                              
      synchronized (DoubleCheckedLocking.class){      
        if(instance ==null)                           
          instance=new Instance();                  //用volatile修饰，不会再出现重排序  
      }  
    }  
    return instance;  
  }  
}</span>  

　　注意：这个解决方案需要JDK5或更高版本（因为从JDK5开始使用新的JSR-133内存模型典范，这个规范增强了volatile的语义）

 

　　基于类初始化的解决方案

　　JVM在类的初始化阶段（即在Class被加载后，且被线程使用hi前），会执行类的初始化。在执行类的初始化期间，JVM会去获取一个锁。这个锁可以同步多个线程对同一个类的初始化。基于这个特性，可以实现另一种线程安全的延迟初始化方案。

<span style="font-size:18px;">public class InstanceFactory {  
    private static class InstanceHolder {  
        public static Instance instance = new Instance();  
    }  
  
    public static Instance getInstance() {  
        return InstanceHolder.instance ;  //这里将导致InstanceHolder类被初始化  
    }  
}</span>  

　　执行的示意图：

 

 　　这个方案的实质是，允许②和③进行重排序，但不允许非构造线程（此处是B线程）”看到”这个重排序。

 

 原链接：https://blog.csdn.net/ww130929/article/details/77509167