Java多线程中的单例模式：双检锁详解

由 Java Q&A Hub 使用 GPT-4o-mini 回答

问题：

Java面试题之多线程 单例模式的双检锁是什么？

回答：

双检锁（Double-Checked Locking）是一种用于实现单例模式的设计模式，旨在减少多线程环境下的同步开销。它通过在获取锁的前后进行两次检查来确保线程安全，同时避免不必要的同步。

双检锁的实现步骤：

  1. 私有构造函数：确保外部无法直接实例化该类。
  2. 私有静态变量：用于存储单例实例。
  3. 公共静态方法：提供获取单例实例的方式，并在其中实现双重检查。

示例代码：

public class Singleton {
    // 使用 volatile 关键字确保多线程环境下的可见性
    private static volatile Singleton instance;

    // 私有构造函数
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        // 第一次检查
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                // 第二次检查
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

解释：

  1. 第一次检查：在进入同步块之前，检查 instance 是否为 null。如果不为 null，则直接返回实例，避免了不必要的同步开销。
  2. 同步块：如果 instance 为 null，则进入同步块，确保只有一个线程可以进入这个代码块。
  3. 第二次检查：在同步块内部再次检查 instance 是否为 null。这是因为在第一个检查之后，可能有其他线程已经创建了实例。
  4. 实例化：如果 instance 仍然为 null，则创建新的实例。

注意事项：

  • volatile 关键字：在 Java 中，使用 volatile 关键字可以确保当 instance 被初始化时，其他线程能够看到这个实例的正确状态，避免出现指令重排序的问题。
  • 性能：双检锁的主要优点是减少了同步的开销，只有在实例尚未创建时才会进行同步。

总结：

双检锁是一种高效的单例模式实现方式，适用于多线程环境。通过两次检查和适当的同步机制，它能够确保线程安全，同时提高性能。

Related