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双重检查锁定模式
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。
DCL.png
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。
errorexample.png
这个例子在单线程环境可以正常运行，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，我们需要在该方法上使用 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方法调用都需要获取与释放锁，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。
DCLerror.png
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。
image.png
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。
DCL.png
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。
最后，我想重复一句话：选择和一群优秀的人一起成长，你成长的速度绝对会不一样！
