Java 中的Double Check Lock

 

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。

public   class  LazySingleton {
    private   static   volatile  LazySingleton instance;

    public   static  LazySingleton getInstantce() {
        if  (instance ==  null ) {
            synchronized  (LazySingleton. class ) {
                if  (instance ==  null ) {
                    instance = new  LazySingleton();
                }
            }
        }
        return  instance;
    }
}

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。

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 ;
    }

}

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。 

所以DCL只要记住：check-lock-check-act！