单例双重检查锁定 DCL

2025/06/17

一、背景

这里复习一下单例创建时的双重检查。

二、类的构造函数私有化

例如

public class A {
    private A() {
    }
}

注意，A 类的构造函数虽然私有化了，但是从内部还是可以进行 new 的，外部不可以。

public class A {
    public static final A INSTANCE = new A(); // 可以从内部进行 new
    private A() {
    }
}

三、双锁检测 (double-checked locking)

public class SingletonDemo {

    // volatile 防止指令重排序，并且保证变更对于其他线程可见。
    private static volatile SingletonDemo instance;

    private SingletonDemo() {}

    public static SingletonDemo getInstance() {
        // 加锁前判断一次，防止不必要的加锁，缩小锁的范围
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonDemo.class) {
                // 预防其他线程也创建了实例，再次判断
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonDemo();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

这里的

instance = new SingletonDemo();

分为三步：

  1. 在堆上为对象分配内存空间 (给你一块地)
  2. 初始化对象，调用构造函数 (在地上盖房子)
  3. 变量指向内存空间 (贴上门牌号)

volatile 主要防止 2、3 的顺序乱序。

因为 instance 变量是被 volatile 修饰的，所以在第三步 volatile 写之前，前面两步是绝对执行过的，虽然前面可能会重排序，但是整个区域都在写之前完成就可以了， 这样就可以保证我们 instance 变量不会是 null 了。 一经发布，其他线程不会看到 null 的变量。

第一次不加锁：快速判断是否已经初始化。 第二次加锁：确保线程安全。

两次检查均发现没有初始化，则进行初始化操作。 效果：只有首次初始化需要同步，后面直接无锁返回实例。

可以在java.util.concurrent.ConcurrentHashMap中看到大量使用双重检查的案例

取出后锁定，要再次检查位置没有变更。

一个很好的比喻：检查房间是否为空然后搬进去这个过程，需要保证原子性，否则可能两个人同时搬进同一个房间！