为什么双重检查锁模式需要 volatile ?
双重检查锁定(Double check locked)模式经常会出现在一些框架源码中,目的是为了延迟初始化变量。这个模式还可以用来创建单例。下面来看一个 Spring 中双重检查锁定的例子。
这个例子中需要将配置文件加载到 handlerMappings
中,由于读取资源比较耗时,所以将动作放到真正需要 handlerMappings
的时候。我们可以看到 handlerMappings
前面使用了volatile
。有没有想过为什么一定需要 volatile
?虽然之前了解了双重检查锁定模式的原理,但是却忽略变量使用了 volatile
。
下面我们就来看下这背后的原因。
错误的延迟初始化例子
想到延迟初始化一个变量,最简单的例子就是取出变量进行判断。
这个例子在单线程环境交易正常运行,但是在多线程环境就有可能会抛出空指针异常。为了防止这种情况,我们需要使用 synchronized
。这样该方法在多线程环境就是安全的,但是这么做就会导致每次调用该方法获取与释放锁,开销很大。
深入分析可以得知只有在初始化的变量的需要真正加锁,一旦初始化之后,直接返回对象即可。
所以我们可以将该方法改造以下的样子。
这个方法首先判断变量是否被初始化,没有被初始化,再去获取锁。获取锁之后,再次判断变量是否被初始化。第二次判断目的在于有可能其他线程获取过锁,已经初始化改变量。第二次检查还未通过,才会真正初始化变量。
这个方法检查判定两次,并使用锁,所以形象称为双重检查锁定模式。
这个方案缩小锁的范围,减少锁的开销,看起来很完美。然而这个方案有一些问题却很容易被忽略。
new 实例背后的指令
这个被忽略的问题在于 Cache cache=new Cache()
这行代码并不是一个原子指令。使用 javap -c
指令,可以快速查看字节码。
// 创建 Cache 对象实例,分配内存0: new #5 // class com/query/Cache// 复制栈顶地址,并再将其压入栈顶3: dup// 调用构造器方法,初始化 Cache 对象4: invokespecial #6 // Method "<init>":()V// 存入局部方法变量表7: astore_1
从字节码可以看到创建一个对象实例,可以分为三步:
- 分配对象内存
- 调用构造器方法,执行初始化
- 将对象引用赋值给变量。
虚拟机实际运行时,以上指令可能发生重排序。以上代码 2,3 可能发生重排序,但是并不会重排序 1 的顺序。也就是说 1 这个指令都需要先执行,因为 2,3 指令需要依托 1 指令执行结果。
Java 语言规规定了线程执行程序时需要遵守 intra-thread semantics。intra-thread semantics 保证重排序不会改变单线程内的程序执行结果。这个重排序在没有改变单线程程序的执行结果的前提下,可以提高程序的执行性能。
虽然重排序并不影响单线程内的执行结果,但是在多线程的环境就带来一些问题。
上面错误双重检查锁定的示例代码中,如果线程 1 获取到锁进入创建对象实例,这个时候发生了指令重排序。当线程1 执行到 t3 时刻,线程 2 刚好进入,由于此时对象已经不为 Null,所以线程 2 可以自由访问该对象。然后该对象还未初始化,所以线程 2 访问时将会发生异常。
volatile 作用
正确的双重检查锁定模式需要需要使用 volatile
。volatile
主要包含两个功能。
- 保证可见性。使用
volatile
定义的变量,将会保证对所有线程的可见性。 - 禁止指令重排序优化。
由于 volatile
禁止对象创建时指令之间重排序,所以其他线程不会访问到一个未初始化的对象,从而保证安全性。
注意,
volatile
禁止指令重排序在 JDK 5 之后才被修复
使用局部变量优化性能
重新查看 Spring 中双重检查锁定代码。
可以看到方法内部使用局部变量,首先将实例变量值赋值给该局部变量,然后再进行判断。最后内容先写入局部变量,然后再将局部变量赋值给实例变量。
使用局部变量相对于不使用局部变量,可以提高性能。主要是由于 volatile
变量创建对象时需要禁止指令重排序,这就需要一些额外的操作。
总结
对象的创建可能发生指令的重排序,使用 volatile
可以禁止指令的重排序,保证多线程环境内的系统安全。
帮助文档
双重检查锁定与延迟初始化
有关“双重检查锁定失效”的说明
为什么双重检查锁模式需要 volatile ?相关推荐
- java并发编程(二十六)——单例模式的双重检查锁模式为什么必须加 volatile?
前言 本文我们从一个问题出发来进行探究关于volatile的应用. 问题:单例模式的双重检查锁模式为什么必须加 volatile? 什么是单例模式 单例模式指的是,保证一个类只有一个实例,并且提供一个 ...
- 双重检查锁模式导致空指针
今天遇到一个问题:莫名奇妙报了个空指针,后来发现原来单例模式在高并发下引起的: 双重检查锁模式的一般实现: 双重检查锁模式解决了单例.性能.线程安全问题,但是这种写法同样存在问题:在多线程的情况下,可 ...
- 双重检查锁,原来是这样演变来的,你了解吗
最近在看Nacos的源代码时,发现多处都使用了"双重检查锁"的机制,算是非常好的实践案例.这篇文章就着案例来分析一下双重检查锁的使用以及优势所在,目的就是让你的代码格调更加高一个层 ...
- 双重检查锁Double Checked Locking Pattern的非原子操作下的危险性
Double Checked Locking Pattern 即双重检查锁模式. 双重检查锁模式是一种软件设计模式,用于减少获取锁的开销.程序首先检查锁定条件,并且仅当检查表明需要锁时才才获取锁. 延 ...
- 双重检查锁单例模式为什么要用volatile关键字?
前言 从Java内存模型出发,结合并发编程中的原子性.可见性.有序性三个角度分析volatile所起的作用,并从汇编角度大致说了volatile的原理,说明了该关键字的应用场景:在这补充一点,分析下v ...
- 双重检查锁为什么要使用volatile字段?
前言 从Java内存模型出发,结合并发编程中的原子性.可见性.有序性三个角度分析volatile所起的作用,并从汇编角度大致说了volatile的原理,说明了该关键字的应用场景:在这补充一点,分析下v ...
- C++和双重检查锁定模式(DCLP)的风险
转自: http://blog.jobbole.com/86392/ 多线程其实就是指两个任务一前一后或者同时发生. 1 简介 当你在网上搜索设计模式的相关资料时,你一定会找到最常被提及的一个模式:单 ...
- 双重检查锁(Double-Checked Locking)的缺陷
双重检查锁(Double-Checked Locking)的缺陷 第一种有问题的写法 第二种有问题的写法 第三种有问题的写法 它不起作用 它不起作用的第一个原因 一个测试用例显示它不起作用 一个不起作 ...
- java双重检查锁单例真的线程安全吗?
相信大多数同学在面试当中都遇到过手写单例模式的题目,那么如何写一个完美的单例是面试者需要深究的问题,因为一个严谨的单例模式说不定就直接决定了面试结果,今天我们就要来讲讲看似线程安全的双重检查锁单例模 ...
- Java中的双重检查锁(double checked locking)
起因 在实现单例模式时,如果未考虑多线程的情况,很容易写出下面的代码(也不能说是错误的): public class Singleton {private static Singleton uniqu ...
最新文章
- python使用笔记(一)——遍历文件夹下的所有子目录
- @sql 单元测试_简单单词中使用tSQLt进行的常规SQL单元测试
- 【OpenGL】OpenGL4.3常用指令目录
- Windows系统服务器IIS7.5 Asp.net支持10万请求的设置方法
- System x Windows Server驱动下载
- 关于浏览器内核的一些小知识,明明白白选浏览器
- wifi 小米pro 驱动 黑苹果_小米Pro 15.6英寸(i7 8550U-MX110)游戏本黑苹果
- VB6_小林的气象类模块
- 批量提取html文字,批量提取网页内容(全自动)
- 走进小作坊(十)----长尾效应
- 教师计算机课教学反思范文,信息技术课优秀教学反思
- 百度地图API 解析经纬度
- Tomcate安装配置
- FFmpeg - Windows下使用MSYS2和VS编译FFmpeg
- Prim算法java实现
- 设备常用网管配置举例
- 图片如何加水印?教你几招轻松加
- [转载] 杜拉拉升职记——37 整个我的人,整颗我的心
- 新浪微博应用开发之Java入门篇
- 通往全栈工程师的捷径 —— React
热门文章
- 这些 iOS 面试基础题目,你都深入了解吗?
- Mybatis与hibernate
- SqlPlus中退格键和方向键的设置
- 拓端tecdat|R语言中使用RCPP并行计算指数加权波动率
- 拓端tecdat|基于keras平台CNN神经网络模型的服装识别分析
- someip协议_汽车以太网SOMEIP协议课件抢先看
- 【领域适应】训练梯度反向层(gradient reversl layer, GRL)
- nvcc-V 程序“nvcc”尚未安装。 您可以使用以下命令安装: sudo apt install nvidia-cuda-toolkit
- db模块未绑定 Uncaught TypeError: Cannot read property 'openDatabase' of undefined
- python实现Dijkstra算法求解图中最短路径距离