Java 中的Double Check Lock(转)

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Java多线程编程

对于多线程编程来说,同步问题是我们需要考虑的最多的问题,同步的锁什么时候加,加在哪里都需要考虑,当然在不影响功能的情况下,同步越少越好,锁加的越迟越优是我们都必须认同的。DCL(Double Check Lock)就是为了达到这个目的。

DCL简单来说就是check-lock-check-act,先检查再锁,锁之后再检查一次,最后才执行操作。这样做的目的是尽可能的推迟锁的时间。网上普遍举的一个例子是延迟加载的例子。

Java代码

  1. public

    class
    LazySingleton{

  2. private

    static

    volatile
    LazySingletoninstance;

  3. public

    static
    LazySingletongetInstantce(){

  4. if
    (instance==
    null
    ){
  5. synchronized
    (LazySingleton.
    class
    ){
  6. if
    (instance==
    null
    ){
  7. instance=new
    LazySingleton();
  8. }
  9. }
  10. }
  11. return
    instance;
  12. }
  13. }

对上面的例子来说,我们当然也可以把锁加载方法上,那样的话每次获取实例都需
要获取锁,但其实对这个instance来说,只有在第一次创建实例的时候才需要同步,所以为了减少同步,我们先check了一下,看看这个
instance是否为空,如果为空,表示是第一使用这个instance,那就锁住它,new一个LazySingleton的实例,下次另一个线程来
getInstance的时候,看到这个instance不为空,就表示已经创建过一个实例了,那就可以直接得到这个实例,避免再次锁。这是第一个
check的作用。

第二个check是解决锁竞争情况下的问题,假设现在两个线程来请求getInstance,A、B线程同时发现instance为空,因为我们
在方法上没有加锁,然后A线程率先获得锁,进入同步代码块,new了一个instance,之后释放锁,接着B线程获得了这个锁,发现instance已
经被创建了,就直接释放锁,退出同步代码块。所以这就是check-lock-then check。

网上有很多文章讨论DCL的失效问题,我就不赘述了,Java5之后可以通过将字段声明为volatile来避免这个问题。

我推荐一篇很好的文章《用happen-before规则重新审视DCL》,里面讲的非常好。

上面这个是最简单的例子,网上随处可见,双重检查的使用可不只限于单例的初始化,下面我举个实际使用中的例子。

缓存用户信息,我们用一个hashmap做用户信息的缓存,key是userId。

Java代码

  1. public

    class
    UserCacheDBService{

  2. private

    volatile
    Map<Long,UserDO>map=
    new
    ConcurrentHashMap<Long,UserDO>();

  3. private
    Objectmutex=
    new
    Object();
  4. /**
  5. *取用户数据,先从缓存中取,缓存中没有再从DB取
  6. *@paramuserId
  7. *@return
  8. */

  9. public
    UserDOgetUserDO(LonguserId){
  10. UserDOuserDO=map.get(userId);
  11. if
    (userDO==
    null
    ){①check
  12. synchronized
    (mutex){②lock
  13. if
    (!map.containsKey(userId)){③check
  14. userDO=getUserFromDB(userId);④act
  15. map.put(userId,userDO);
  16. }
  17. }
  18. }
  19. if
    (userDO==
    null
    ){⑤
  20. userDO=map.get(userId);
  21. }
  22. return
    userDO;
  23. }
  24. private
    UserDOgetUserFromDB(LonguserId){
  25. //TODOAuto-generatedmethodstub

  26. return

    null
    ;

  27. }
  28. }
Java代码
  1. publicclassUserCacheDBService{
  2. privatevolatileMap<Long,UserDO>map=newConcurrentHashMap<Long,UserDO>();
  3. privateObjectmutex=newObject();
  4. /**
  5. *取用户数据,先从缓存中取,缓存中没有再从DB取
  6. *@paramuserId
  7. *@return
  8. */
  9. publicUserDOgetUserDO(LonguserId){
  10. UserDOuserDO=map.get(userId);
  11. if(userDO==null){①check
  12. synchronized(mutex){②lock
  13. if(!map.containsKey(userId)){③check
  14. userDO=getUserFromDB(userId);④act
  15. map.put(userId,userDO);
  16. }
  17. }
  18. }
  19. if(userDO==null){⑤
  20. userDO=map.get(userId);
  21. }
  22. returnuserDO;
  23. }
  24. privateUserDOgetUserFromDB(LonguserId){
  25. //TODOAuto-generatedmethodstub
  26. returnnull;
  27. }
  28. }
public class UserCacheDBService {
private volatile Map<Long, UserDO> map = new ConcurrentHashMap<Long, UserDO>();
private Object mutex = new Object();
/**
* 取用户数据,先从缓存中取,缓存中没有再从DB取
* @param userId
* @return
*/
public UserDO getUserDO(Long userId) {
UserDO userDO = map.get(userId);
if(userDO == null) {                            ① check
synchronized(mutex) {                       ② lock
if (!map.containsKey(userId)) {        ③ check
userDO = getUserFromDB(userId);    ④ act
map.put(userId, userDO);
}
}
}
if(userDO == null) {                             ⑤
userDO = map.get(userId);
}
return userDO;
}
private UserDO getUserFromDB(Long userId) {
// TODO Auto-generated method stub
return null;
}
}

三种做法:

1、
没有锁,即没有②和③,当在代码①处判断userDO为空之后,直接从DB取数据,这种情况下有可能会造成数据的错误。举个例子,A和B两个线程,A线程
需要取用户信息,B线程更新这个user,同时把更新后的数据放入map。在没有任何锁的情况下,A线程在时间上先于B线程,A首先从DB取出这个
user,随后线程调度,B线程更新了user,并把新的user放入map,最后A再把自己之前得到的老的user放入map,就覆盖了B的操作。B以
为自己已经更新了缓存,其实并没有。

2、
没有第二次check,即没有③的情况,在加锁之后立即从DB取数据,这种情况可能会多几次DB操作。同样A和B两个线程,都需要取用户信息,A和B在进
入代码①处时都发现map中没有自己需要的user,随后A线程率先获得锁,把新user放入map,释放锁,紧接着B线程获得锁,又从DB取了一次数据
放入map。

3、
双重检查,取用户数据的时候,我们首先从map中根据userId获取UserDO,然后check是否取到了user(即user是否为空),如果没有
取到,那就开始lock,然后再check一次map中是否有这个user信息(避免其他线程先获得锁,已经往map中放了这个user),没有的话,从
DB中得到user,放入map。

4、 在⑤处又判断了一次userDO为空的话就从map中取一次,这是由于此线程有可能在代码③处发现map中已经存在这个userDO,就没有进行④操作。

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