关于 Java 中的 double check lock，doublelock

关于 Java 中的 double check lock，doublelock

实现一个正确的单例模式

在熟悉的单例模式中你或许会遇到下面的方式来实现一个单例:

// version 1
class Singleton {
    private static Singleton _INSTANCE

    static Singleton getInstance() {
        if (_INSTANCE == null) {
            _INSTANCE = new Singleton()
        }
        return _INSTANCE;
    }

}

但是这个在多线程环境下会有问题:
Problem 1: 这个会创建多个Singleton对象.

那么我可以加上下面的同步就可以了:

// version 2
class Singleton {
    private static Singleton _INSTANCE

    static synchronized Singleton getInstance() {
        if (_INSTANCE == null) {
            _INSTANCE = new Singleton()
        }
        return _INSTANCE;
    }

}

这是一个完全正确的版本, 除了性能比较差.

那么我们可以直接不使用lazy init, 就可以不需要同步了:

// version 3
class Singleton {
    private static final Singleton _INSTANCE = new Singleton()
    static Singleton getInstance() {
        return _INSTANCE;
    }
}

这里final不是必须的.
static为我们提供了保证(正确的被创建, 创建的对象是完整的) 可以参考:JSR 133 (Java Memory Model) FAQ

恩 这很不错, 除了 也许我根本不需要它, 但是有可能我们需要用到的时候才创建.

所以, 便引出我们今天的双重检查版本:

// version 4
class Singleton {
    private static Singleton _INSTANCE

    static Singleton getInstance() {
        if (_INSTANCE == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (_INSTANCE) {
                    _INSTANCE = new Singleton()
                }
            }
        }
        return _INSTANCE;
    }

}

这个代码是无法工作的. 因为这个可能让其他线程看到没有完全构件好的对象:

// 原始代码
_INSTANCE = new Singleton()

// 实际上的步骤:
1.allocateMemory -> object 
2.Singleton._INSTANCE = object
3.init object attributes

实际上我们对2,3 的步骤是无法保证,
也就是如果2先执行 (指令重排), 那么其他线程可能看到构建了一半的对象.

所以常见的可以在多线程下正确工作的单例模式:
1. static init
2. object holder
3. synchronized 在class上同步

//object holder 
private static class LazySomethingHolder {
  public static Something something = new Something();
}

public static Something getInstance() {
  return LazySomethingHolder.something;
}

Reference:

1.https://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html
2.https://www.ibm.com/developerworks/java/library/j-dcl/index.html