無鎖編程(一) - Double-checked Locking



Double-checked Locking，嚴格意義上來講不屬於無鎖範疇，無論什麼時候當臨界區中的代碼僅僅需要加鎖一次，同時當其獲取鎖的時候必須是線程安全的，此時就可以利用 Double-checked Locking 模式來減少鎖競爭和加鎖載荷。目前Double-checkedLocking已經廣泛應用於單例 (Singleton)模式中。

 

Double-checked Locking有以下特點：

Double-checked Locking模式是Singleton的多線程版本。
Double-checked Locking模式依舊會使用鎖——臨界區鎖定，不要以爲可以避免使用鎖。
Double-checked Locking解決的問題是：當多個線程存在訪問臨界區企圖時，保證了臨界區只需要訪問一次。

以Singleton爲例，爲了防止多次分配，通常Singleton的實現方式是：

// 實現1

Class singleton
{
	singleton* get_instance()
	{
		lock();
		if (instance == 0)
		{
			instance = new singleton;
		}
		unlock();
		return instance;
	}
}

這裏存在的問題是：無論是否已經初始化都要加鎖，增加了負荷，已經沒有所謂的併發性能了。

要增加併發性能，可以先判斷是否已經分配，在沒分配的情況下才加鎖，也許你想要改成下面這個樣子：

// 實現2

Class singleton
{
	singleton* get_instance()
	{
		if (instance == 0)
		{
			lock();
			instance = new singleton;
			unlock();
		}
		return instance;
	}
}

這裏存在的問題是：不能保證臨界區只初始化一次,沒能實現singleton的基本功能。

 // 實現3 - Double-checkedLocking

Class singleton
{
	singleton* get_instance()
	{ 
		if (instance == 0)
		{
			lock();
			if (instance == 0 )
			{
				instance = new singleton;
			}
			unlock();
		}
		return instance;
	}
}

嚴格的說，Double-checked locking不屬於無鎖編程的範疇，但由原來的每次加鎖訪問到大多數情況下無須加鎖，就是一個巨大的進步。