JAVA 雙重檢查鎖定和延遲初始化

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雙重檢查鎖定的由來
在Java程式中，有時需要延遲一些高開銷的對象的初始化操作，並且只有在真正使用到這個對象的時候，才進行初始化，此時，就需要延遲初始化技術。
延遲初始化的正確實現是需要一些技巧的，否則容易出現問題，下面一一介紹。

方案1

public class UnsafeLazyInit{ private static Instance instance;    public static Instance getInstance(){     if (instance == null){          instance = new Instance();      }      return instance;  } }   

這種做法的錯誤是很明顯的，如果兩個線程分別調用getInstance，由於對共用變數的訪問沒有做同步，很容易出現下面兩種情況：
1.線程A和B都看到instance沒有初始化，於是分別進行了初始化。
2.instance=new Instance操作被重排序，實際執行過程可能是：先分配記憶體，然後賦值給instance，最後再執行初始化。
如果是這樣的話，其他線程可能就會讀取到尚未初始化完成的instance對象。

方案2

public class UnsafeLazyInit{ private static Instance instance;  public static synchronized Instance getInstance(){     if (instance == null){          instance = new Instance();      }      return instance;  } } 

這種做法的問題是很明顯的，每一次讀取instance都需要同步，可能會對效能產生較大的影響。

方案3

方案3是一個錯誤的雙重檢測加鎖實現，看代碼：

public class UnsafeLazyInit{ private static Instance instance;  public static Instance getInstance(){     if (instance == null){          synchronized(UnsafeLazyInit.classs){              if (instance == null){                   instance = new Instance();                }           }      }      return instance;   } } 

這種方案看似解決了上面兩種方案都存在的問題，但是也是有問題的。

問題根源

instance = new Instance();

這一條語句在實際執行中，可能會被拆分程三條語句，如下：

memory = allocate(); ctorInstance(memory); //2 instance = memory; //3 

根據重定序，後兩條語句不存在資料依賴，因此是可以進行重排序的。
重排序之後，就意味著，instance域在被賦值了之後，指向的對象可能尚未初始化完成，而instance域是一個靜態域，
可以被其他線程讀取到，那麼其他線程就可以讀取到尚未初始化完成的instance域。

基於volatile的解決方案

要解決這個辦法，只需要禁止語句2和語句3進行重排序即可，因此可以使用volatile來修改instance就能做到了。

private volatile static Instance instance;

因為Volatile語義會禁止編譯器將volatile寫之前的操作重排序到volatile之後。

基於類初始化的解決方案

Java語言規範規定，對於每一個類或者介面C ，都有一個唯一的初始化鎖LC與之對應，從C到LC的映射，由JVM實現。
每個線程在讀取一個類的資訊時，如果此類尚未初始化，則嘗試擷取LC去初始化，如果擷取失敗則等待其他線程釋放LC。
如果能擷取到LC，則要判斷類的初始化狀態，如果是位初始化，則要進行初始化。如果是正在初始化，
則要等待其他線程初始化完成，如果是已經初始化，則直接使用此類對象。

public class InstanceFactory{     private static class InstanceHolder{         public static Instance = new Instance();      }           public static Instance getInstance(){         return InstanceHolder.instance; //這裡將導致instance類被初始化     }     } 

結論

欄位延遲初始化降低了初始化類或者建立執行個體的開銷，但是增加零訪問被延遲促使化的欄位的開銷。
在大部分時候，正常的初始化要優於延遲初始化。如果確實需要對執行個體欄位使用安全執行緒的延遲初始化，
請使用上面介紹的基於volatile的延遲初始化方案;如果確實需要對靜態欄位使用安全執行緒的延遲初始化，
請使用上面基於類初始化方案的延遲初始化。

JAVA 雙重檢查鎖定和延遲初始化