双重稽查锁定模式-转自维基百科

双重检查锁定模式-转自维基百科
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双重检查锁定模式（也被称为"双重检查加锁优化"，"锁暗示"（Lock hint）[1]) 是一种软件设计模式用来减少并发系统中竞争和同步的开销。双重检查锁定模式首先验证锁定条件(第一次检查)，只有通过锁定条件验证才真正的进行加锁逻辑并再次验证条件(第二次检查)。
该模式在某些语言在某些硬件平台的实现可能是不安全的。有的时候，这一模式被看做是反模式。
它通常用于减少加锁开销，尤其是为多线程环境中的单例模式实现“惰性初始化”。惰性初始化的意思是直到第一次访问时才初始化它的值。

考虑下面的Java代码

// Single threaded versionclass Foo {    private Helper helper = null;    public Helper getHelper() {        if (helper == null) {            helper = new Helper();        }        return helper;    }     // other functions and members...}

这段在使用多线程的情况下无法正常工作。在多个线程同时调用getHelper()时，必须要获取锁，否则，这些线程可能同时去创建对象，或者某个线程会得到一个未完全初始化的对象。
锁可以通过代价很高的同步来获得，就像下面的例子一样。

// Correct but possibly expensive multithreaded versionclass Foo {    private Helper helper = null;    public synchronized Helper getHelper() {        if (helper == null) {            helper = new Helper();        }        return helper;    }     // other functions and members...}

只有getHelper()的第一次调用需要同步创建对象，创建之后getHelper()只是简单的返回成员变量，而这里是无需同步的。 由于同步一个方法会降低100倍或更高的性能[2]， 每次调用获取和释放锁的开销似乎是可以避免的：一旦初始化完成，获取和释放锁就显得很不必要。许多程序员一下面这种方式进行优化：
检查变量是否被初始化(不去获得锁)，如果已被初始化立即返回这个变量。
获取锁
第二次检查变量是否已经被初始化：如果其他线程曾获取过锁，那么变量已被初始化，返回初始化的变量。
否则，初始化并返回变量。

// Broken multithreaded version// "Double-Checked Locking" idiomclass Foo {    private Helper helper = null;    public Helper getHelper() {        if (helper == null) {            synchronized(this) {                if (helper == null) {                    helper = new Helper();                }            }        }        return helper;    }     // other functions and members...}

直觉上，这个算法看起来像是该问题的有效解决方案。然而，这一技术还有许多需要避免的细微问题。例如，考虑下面的事件序列：
线程A发现变量没有被初始化, 然后它获取锁并开始变量的初始化。
由于某些编程语言的语义，编译器生成的代码允许在线程A执行完变量的初始化之前，更新变量并将其指向部分初始化的对象。
线程B发现共享变量已经被初始化，并返回变量。由于线程B确信变量已被初始化，它没有获取锁。如果在A完成初始化之前共享变量对B可见（这是由于A没有完成初始化或者因为一些初始化的值还没有穿过B使用的内存(缓存一致性)），程序很可能会崩溃。

在J2SE 1.4或更早的版本中使用双重检查锁有潜在的危险，有时会正常工作：区分正确实现和有小问题的实现是很困难的。取决于编译器，线程的调度和其他并发系统活动，不正确的实现双重检查锁导致的异常结果可能会间歇性出现。重现异常是十分困难的。
在J2SE 5.0中，这一问题被修正了。volatile关键字保证多个线程可以正确处理单件实例。[4]描述了这一新的语言特性:

// Works with acquire/release semantics for volatile// Broken under Java 1.4 and earlier semantics for volatileclass Foo {    private volatile Helper helper = null;    public Helper getHelper() {        Helper result = helper;        if (result == null) {            synchronized(this) {                result = helper;                if (result == null) {                    helper = result = new Helper();                }            }        }        return result;    }     // other functions and members...}

注意局部变量result的使用看起来是不必要的。对于某些版本的Java虚拟机，这会使代码提速25%，而对其他的版本则无关痛痒。[3]
如果helper对象是静态的(每个类只有一个), 可以使用双重检查锁的替代模式惰性初始化模式[4]。查看[5] 上的列表16.6。

// Correct lazy initialization in Java@ThreadSafeclass Foo {    private static class HelperHolder {       public static Helper helper = new Helper();    }     public static Helper getHelper() {        return HelperHolder.helper;    }}

这是因为内部类直到他们被引用时才会加载。
Java 5中的final语义可以不使用volatile关键字实现安全的创建对象：[6]

public class FinalWrapper<T> {    public final T value;    public FinalWrapper(T value) {        this.value = value;    }} public class Foo {   private FinalWrapper<Helper> helperWrapper = null;    public Helper getHelper() {      FinalWrapper<Helper> wrapper = helperWrapper;       if (wrapper == null) {          synchronized(this) {              if (helperWrapper == null) {                  helperWrapper = new FinalWrapper<Helper>(new Helper());              }              wrapper = helperWrapper;          }      }      return wrapper.value;   }}

为了正确性，局部变量wrapper是必须的。这一实现的性能不一定比使用volatile的性能更高。

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