FunTester 服务端性能优化之双重检查锁

FunTester · 2020年04月01日 · 796 次阅读

简介

早前的文章中讨论过服务端性能优化之异步查询转同步，在本文中，将讨论双重检查锁定设计模式。通过简单地事先检查锁定条件，该模式减少了锁定获取的次数，通常可以提高性能。

下面是之前关于锁和线程安全的文章的一些文章：

单例锁的 Demo

首先，让我们看一个具有严格同步的简单单例：

public class DraconianSingleton {
    private static DraconianSingleton instance;
    public static synchronized DraconianSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new DraconianSingleton();
        }
        return instance;
    }

    // 其他方法
}

尽管此类是线程安全的，但我们可以看到仍然存在明显的性能缺陷：每次我们想要获取单例的实例时，我们都需要获取可能不必要的锁。

要解决此问题，我们可以首先验证是否需要首先创建对象，只有在这种情况下，我们才能获取锁。

更进一步，我们想在进入同步块后立即再次执行相同的检查，以保持原子操作：

public class DclSingleton {
    private static volatile DclSingleton instance;
    public static DclSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DclSingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new DclSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

   // 其他方法
}

使用此模式要牢记的一件事是，该字段必须是volatile，以防止缓存不一致性问题。实际上，Java 内存模型允许发布仅仅部分初始化的对象，而这又可能导致其他 BUG。

替代方案

即使经过双重检查的锁定可能会加快速度，但它至少存在两个问题：

由于它要求 volatile 关键字才能正常工作，因此它与 Java 1.4 及更低版本不兼容
它很冗长，使代码难以阅读

由于这些原因，让我们研究没有这些缺陷的其他方案。以下所有方法都将同步任务交给JVM。

早期初始化

实现线程安全的最简单方法是内联对象创建或使用等效的静态块。这利用了以下事实：静态字段和块一个接一个地初始化（Java语言规范12.4.2）：

public class EarlyInitSingleton {
    private static final EarlyInitSingleton INSTANCE = new EarlyInitSingleton();
    public static EarlyInitSingleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
     
     // 其他方法
}

按需初始化

另外，由于从上一段的 Java 语言规范参考中知道，类初始化是在我们第一次使用其方法或字段之一时发生的，因此我们可以使用嵌套的静态类来实现延迟初始化：

public class InitOnDemandSingleton {
    private static class InstanceHolder {
        private static final InitOnDemandSingleton INSTANCE = new InitOnDemandSingleton();
    }
    public static InitOnDemandSingleton getInstance() {
        return InstanceHolder.INSTANCE;
    }

      // 其他方法
}

在这种情况下，InstanceHolder类将在我们第一次通过调用getInstance来访问该字段时进行分配。

枚举

最后一个解决方案使用枚举而不是类。在本文时，这被认为是编写单例的最简洁，最安全的方法：

public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;

     // 其他方法
}

总结

总而言之，这篇文章介绍了双重检查的锁定模式，它的限制和一些替代方法。在实践中，过多的冗长性和缺乏向后兼容性使此模式易于出错，因此我们应该避免这种情况。相反，我们应该考虑使用让JVM进行同步的替代方法。

郑重声明：文章首发于公众号 “FunTester”，禁止第三方（腾讯云除外）转载、发表。

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