Java设计模式精讲：双重检查锁定模式优化线程安全

双重检查锁定模式（Double-Checked Locking），是一种在多线程程序中用来降低获取锁的开销的设计模式。它的核心思想是，在多线程环境中，不是每次进入方法都获取锁，而是在可能的情况下尽量减少锁的获取次数。为了保证线程安全，通常是在第一次访问或者创建一个资源时，进行一次检查，如果资源已经被创建或者初始化过了，那么就没有必要再次获取锁了。只有在资源尚未被创建或者初始化的情况下，才需要获取锁，进行资源的创建或者初始化。 在Java中，双重检查锁定模式的实现通常需要借助volatile关键字。使用volatile关键字可以保证变量的可见性，确保多个线程在访问同一个变量时，能够看到该变量的最新状态。这种可见性保证对于双重检查锁定模式至关重要，因为它避免了由于指令重排序导致的对象状态不一致问题。 具体来说，双重检查锁定模式的典型实现场景是延迟初始化。延迟初始化是设计模式中的懒汉式单例模式经常采用的一种技术，它用于确保资源只被初始化一次，但只有在真正需要的时候才进行初始化。这有助于优化程序的性能，因为如果资源在启动时就被创建，可能会增加程序启动时间，而且在某些情况下，如果资源没有被实际使用，那么创建资源就是一种不必要的开销。 在实际的Java代码实现中，双重检查锁定模式可以通过以下步骤来实现： 1. 声明一个静态的volatile变量，该变量将用来引用被初始化的对象。 2. 在对象的初始化方法中，首先进行一次null检查。 3. 如果变量为null，那么获取一个锁，并再次进行null检查（即双重检查）。 4. 如果在第二次检查中，变量仍然为null，那么进行对象的创建。 5. 最后，将创建的对象引用赋值给之前声明的静态volatile变量。 这种模式的关键在于，尽管在多线程环境下，每个线程都可能在进行第一次null检查时发现对象未被初始化，但只有第一个发现这一点的线程会获取锁并进行对象的创建。一旦对象被创建，其他线程将能够通过第二次的null检查来发现对象已经存在，从而避免不必要的锁获取和对象创建。 在维基百科中，双重检查锁定模式的解释也体现了它的核心思想：通过在获取锁之前进行条件测试（锁提示），从而减少获取锁的开销。只有在锁提示表明需要锁定时，才会实际发生锁定行为。这种模式在保证线程安全的同时，尽可能地减少了线程间的同步开销。 总的来说，双重检查锁定模式是一种优化多线程性能的技术，它通过减少锁的获取次数来达到提升性能的目的，同时确保了线程安全。在实际的软件开发中，该模式适用于那些对性能要求较高，且线程安全非常重要的场景。在实现时，需要仔细处理好同步和并发控制的问题，以确保模式的有效性。