Java 多线程之 DCL（Double-Checked Locking）

一、概述

• DCL（Double-Checked Locking）是一种用于在多线程环境下实现延迟初始化的技术。它结合了懒加载（Lazy Initialization）和线程安全性，用于在需要时创建单例对象或共享资源。它的目标是在保持高性能的同时，确保只有一个线程执行对象的初始化过程。
• DCL 的基本思想是在懒加载模式下使用双重检查机制，即在首次访问时检查锁定状态，以避免每次访问都进行同步。该模式通常应用于单例模式或其他需要延迟初始化的情况。
• DCL 的目标是在保证线程安全的同时，尽可能地减少同步开销，以提高性能。通过双重检查，只有在对象未被创建的情况下才会进行同步和初始化操作，避免了每次访问都进行同步，从而提高了执行效率。
• DCL 也存在一些问题，主要是由于编译器和处理器的优化行为可能导致问题。在早期的 Java 版本中，DCL 在某些情况下可能出现线程安全性问题，即使使用了 volatile 关键字。这是由于指令重排序和内存可见性的特性所致。自从 Java 5 版本以后，通过使用 volatile 关键字修饰的双重检查锁定模式已经被修复，可以正常工作。
• DCL 结合了 volatile 、 synchronized 关键字的使用，请看 volatile 使用说明、synchronized 使用说明。

二、使用方法

• DCL 主要用于单例模式的实现，即确保一个类只有一个实例对象，并提供一个全局访问点。

• DCL 的实现通常基于以下步骤：

  1. 检查对象是否已经被创建。如果已经创建，则直接返回对象。
  2. 如果对象尚未创建，则尝试获取锁。
  3. 获取锁后，再次检查对象是否已经被创建（在获取锁之前的检查只是为了避免不必要的同步）。
  4. 如果对象尚未创建，则进行对象的创建和初始化。
  5. 释放锁。
  6. 返回对象。

• 使用方法如下，Singleton 是一个在高并发下，多线要使用的延迟初始化单例类

  public class Singleton {
  	private static volatile Singleton instance;
    	private Singleton() {
      	// 私有构造函数
    	}
  
    	public static Singleton getInstance() {
   		if (instance == null) { // 1.检查对象是否已经被创建
      		synchronized (Singleton.class) { // 2.尝试获取锁
          		if (instance == null) { // 3.再次检查对象是否已经被创建
          			instance = new Singleton();// 4.如果对象尚未创建，则进行对象的创建和初始化
          		}
       		}// 5.释放锁（synchronized 语句块结束自动释放锁）
      	}
      	return instance; // 6.返回对象
    	}
  }
  

  需要注意的是 Singleton instance 对象的定义需要使用 volatile 关键字。