Java双重检验锁实现
引言
在多线程编程中，为了确保共享资源的安全访问，我们经常需要使用锁机制。其中，双重检验锁（Double-Checked Locking）是一种常见的并发设计模式，用于实现延迟初始化和单例模式。
本文将介绍Java中如何使用双重检验锁实现线程安全和高效的延迟初始化。我将逐步引导你完成实现过程，并提供相应的代码示例和解释。
双重检验锁原理
双重检验锁利用了懒加载（Lazy Initialization）的特点，同时通过加锁（Locking）来保证线程安全。其基本原理如下：
- 检查对象是否已经实例化，如果已经实例化则直接返回实例。
- 如果对象未实例化，则使用锁机制保证只有一个线程可以进入临界区。
- 进入临界区后再次检查对象是否已经实例化，如果未实例化则进行实例化。
- 离开临界区后返回实例。
下面的表格展示了整个双重检验锁的流程。
| 步骤 | 描述 |
|---|---|
| 步骤1 | 检查对象是否已经实例化 |
| 步骤2 | 加锁进入临界区 |
| 步骤3 | 再次检查对象是否已经实例化 |
| 步骤4 | 实例化对象 |
| 步骤5 | 返回实例 |
代码实现
单例类代码
首先，我们需要创建一个单例类，用于演示双重检验锁的实现。以下是一个简单的单例类示例：
public class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
private Singleton() {
// 私有构造方法，防止外部实例化
}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
在上述代码中，我们使用了volatile关键字修饰instance变量，以确保多线程环境下的可见性。另外，使用synchronized关键字锁住了临界区，保证只有一个线程可以进入。
双重检验锁代码解释
下面是对上述代码的详细解释：
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) { // 步骤1：检查对象是否已经实例化
synchronized (Singleton.class) { // 步骤2：加锁进入临界区
if (instance == null) { // 步骤3：再次检查对象是否已经实例化
instance = new Singleton(); // 步骤4：实例化对象
}
}
}
return instance; // 步骤5：返回实例
}
在步骤1中，我们首先检查对象是否已经实例化。如果已经实例化，则直接返回对象，避免进入加锁的临界区。这个检查是为了提高效率，避免每次调用getInstance()方法时都需要加锁。
在步骤2中，我们使用synchronized关键字锁住了Singleton.class，确保只有一个线程可以进入临界区。其他线程会被阻塞，直到锁被释放。
在步骤3中，我们再次检查对象是否已经实例化。这是因为在多线程环境下，可能有多个线程同时通过了步骤1的检查，并尝试获取锁。只有获得锁的线程才能进入临界区，其他线程需要等待锁释放。
在步骤4中，我们对对象进行实例化。这样，只有第一个获得锁的线程才会执行这个步骤，从而保证只会创建一个实例。
最后，在步骤5中，我们返回实例。
