雙重檢查鎖定失敗可能性
雙重檢查鎖定在延遲初始化的單例模式中見得比較多(單例模式實(shí)現(xiàn)方式很多，這里為說明雙重檢查鎖定問題，只選取這一種方式)，先來看一個(gè)版本：
- public class Singleton {
- private static Singleton instance = null;
- private Singleton(){}
- public static Singleton getInstance() {
- if(instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- return instance;
- }
- }
上面是最原始的模式，一眼就可以看出，在多線程環(huán)境下，可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)Singleton實(shí)例，于是有了其同步的版本：
- public class Singleton {
- private static Singleton instance = null;
- private Singleton(){}
- public synchronized static Singleton getInstance() {
- if(instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- return instance;
- }
- }
在這個(gè)版本中，每次調(diào)用getInstance都需要取得Singleton.class上的鎖，然而該鎖只是在開始構(gòu)建Singleton 對(duì)象的時(shí)候才是必要的，后續(xù)的多線程訪問，效率會(huì)降低，于是有了接下來的版本：
- public class Singleton {
- private static Singleton instance = null;
- private Singleton(){}
- public static Singleton getInstance() {
- if(instance == null) {
- synchronized(Singleton.class) {
- if(instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- }
- }
- return instance;
- }
- }
很好的想法!不幸的是，該方案也未能解決問題之根本：
原因在于：初始化Singleton 和 將對(duì)象地址寫到instance字段 的順序是不確定的。在某個(gè)線程new Singleton()時(shí)，在構(gòu)造方法被調(diào)用之前，就為該對(duì)象分配了內(nèi)存空間并將對(duì)象的字段設(shè)置為默認(rèn)值。此時(shí)就可以將分配的內(nèi)存地址賦值給instance字段了，然而該對(duì)象可能還沒有初始化;此時(shí)若另外一個(gè)線程來調(diào)用getInstance，取到的就是狀態(tài)不正確的對(duì)象。
鑒于以上原因，有人可能提出下列解決方案：
- public class Singleton {
- private static Singleton instance = null;
- private Singleton(){}
- public static Singleton getInstance() {
- if(instance == null) {
- Singleton temp;
- synchronized(Singleton.class) {
- temp = instance;
- if(temp == null) {
- synchronized(Singleton.class) {
- temp = new Singleton();
- }
- instance = temp;
- }
- }
- }
- return instance;
- }
- }
該方案將Singleton對(duì)象的構(gòu)造置于最里面的同步塊，這種思想是在退出該同步塊時(shí)設(shè)置一個(gè)內(nèi)存屏障，以阻止初始化Singleton 和 將對(duì)象地址寫到instance字段 的重新排序。
不幸的是，這種想法也是錯(cuò)誤的，同步的規(guī)則不是這樣的。退出監(jiān)視器(退出同步)的規(guī)則是：所以在退出監(jiān)視器前面的動(dòng)作都必須在釋放監(jiān)視器之前完成。然而，并沒有規(guī)定說退出監(jiān)視器之后的動(dòng)作不能放到退出監(jiān)視器之前完成。也就是說同步塊里的代碼必須在退出同步時(shí)完成，而同步塊后面的代碼則可以被編譯器或運(yùn)行時(shí)環(huán)境移到同步塊中執(zhí)行。
編譯器可以合法的，也是合理的，將instance = temp移動(dòng)到最里層的同步塊內(nèi)，這樣就出現(xiàn)了上個(gè)版本同樣的問題。
在JDK1.5及其后續(xù)版本中，擴(kuò)充了volatile語義，系統(tǒng)將不允許對(duì) 寫入一個(gè)volatile變量的操作與其之前的任何讀寫操作 重新排序，也不允許將 讀取一個(gè)volatile變量的操作與其之后的任何讀寫操作 重新排序。
在jdk1.5及其后的版本中，可以將instance 設(shè)置成volatile以讓雙重檢查鎖定生效，如下：
- public class Singleton {
- private static volatile Singleton instance = null;
- private Singleton(){}
- public static Singleton getInstance() {
- if(instance == null) {
- synchronized(Singleton.class) {
- if(instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- }
- }
- return instance;
- }
- }
需要注意的是：在JDK1.4以及之前的版本中，該方式仍然有問題。
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