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Java面试——什么是双重检查锁定(DCL)

月夜之吻

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发布时间:2026-02-20 06:17:27

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来源于php中文网

原创

dcl必须用volatile,因其禁止指令重排序并保证内存可见性,防止其他线程获取未初始化完成的对象;synchronized锁的是singleton.class对象;两个if分别承担性能优化与线程安全双重作用。

java面试——什么是双重检查锁定(dcl)

为什么DCL必须用 volatile

因为不加 volatileinstance = new Singleton() 可能被JVM重排序成「分配内存→赋值引用→调用构造函数」,导致其他线程拿到一个未初始化完成的对象。这种对象字段为默认值(如 null0false),一访问就 NullPointerException 或逻辑错乱。

  • volatile 禁止指令重排,保证「构造函数执行完」才允许其他线程看到非空的 instance
  • 它还强制写操作对所有线程立即可见,解决内存可见性问题
  • Java 5 起,volatile 语义被 JMM 严格定义,DCL 才真正可靠——但前提是它必须存在

synchronized(Singleton.class) 锁的是什么?

锁的是 Singleton.class 这个 Class 对象本身,不是某个实例,也不是变量名。它是 JVM 在类加载时创建的唯一对象,所有线程访问同一个 Singleton.class 引用,才能互斥进入临界区。

  • 不能换成 this 或任意新 new Object(),否则锁失效(各线程锁不同对象)
  • 也不能用非 static 字段,因为静态方法 getInstance() 没有 this
  • 常见错误:写成 synchronized(instance) —— 此时 instance 还是 null,直接抛 NullPointerException

DCL 的两个 if (instance == null) 各管什么?

外层 if 是性能守门员,内层 if 是安全守门员。

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  • 外层:避免绝大多数调用进锁。实例已存在时,直接返回,零同步开销
  • 内层:防止多个线程在第一次检查后都卡在 synchronized 外排队,等前一个释放锁后,全部冲进来重复创建
  • 没有外层 → 每次调用都抢锁,退化成同步方法;没有内层 → 高并发下仍可能创建多个实例
public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {
        // 防反射攻击可加:if (instance != null) throw new RuntimeException();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {                    // ← 外层检查
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {            // ← 内层检查
                    instance = new Singleton();    // ← 必须 volatile 保障安全
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

真正难的不是写出来,而是理解「为什么少一个 volatile 就可能在线上偶发崩溃」——这种 bug 不会本地复现,只在高并发+特定 CPU 缓存行为下爆发。别信“我测试过没问题”,要信 JMM 规范和 JDK 实现。

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