走刀口

双重检查锁定模式（也被称为”双重检查加锁优化”，”锁暗示”（Lock hint）)是一种软件设计模式用来减少并发系统中竞争和同步的开销。双重检查锁定模式首先验证锁定条件(第一次检查)，只有通过锁定条件验证才真正的进行加锁逻辑并再次验证条件(第二次检查)。

该模式在某些语言在某些硬件平台的实现可能是不安全的。有的时候，这一模式被看做是反模式。

它通常用于减少加锁开销，尤其是为多线程环境中的单例模式实现“惰性初始化”。惰性初始化的意思是直到第一次访问时才初始化它的值。

如果你想在多线程编程中安全使用单件模式（Singleton），最简单的做法是在访问时对其加锁，使用这种方式，假定两个线程同时调用Singleton::getInstance方法，其中之一负责创建单件：

Singleton* Singleton::getInstance() {
    Lock lock;      // scope-based lock, released automatically when the function returns
    if (m_instance == NULL) {
        m_instance = new Singleton;
    }
    return m_instance;
}

使用这种方式是可行的，但是当单件被创建之后，实际上你已经不需要再对其进行加锁，加锁虽然不一定导致性能低下，但是在重负载情况下，这也可能导致响应缓慢。

使用双重检查锁定模式避免了在单件对象已经创建好之后进行不必要的锁定，然而实现却有点复杂，在Meyers-Alexandrescu的论文中也有过阐述，文中提出了几种存在缺陷的实现方式，并逐一解释了为什么这样实现存在问题。在论文的结尾的第12页，给出了一种可靠的实现方式，实现依赖一种标准中未规范的内存栅栏技术。

Singleton* Singleton::getInstance() {
    Singleton* tmp = m_instance;
    ...                     // insert memory barrier
    if (tmp == NULL) {
        Lock lock;
        tmp = m_instance;
        if (tmp == NULL) {
            tmp = new Singleton;
            ...             // insert memory barrier
            m_instance = tmp;
        }
    }
    return tmp;
}

这里，我们可以看到：如模式名称一样，代码中实现了双重校验，在m_instance指针为NULL时，我们做了一次锁定，这一过程在最先创建该对象的线程可见。在创建线程内部构造块中，m_instance被再一次检查，以确保该线程仅创建了一份对象副本。

直觉上，这个算法看起来像是该问题的有效解决方案。然而，这一技术还有许多需要避免的细微问题。例如，考虑下面的事件序列：
1.线程A发现变量没有被初始化, 然后它获取锁并开始变量的初始化。
2.由于某些编程语言的语义，编译器生成的代码允许在线程A执行完变量的初始化之前，更新变量并将其指向部分初始化的对象。
3.线程B发现共享变量已经被初始化，并返回变量。由于线程B确信变量已被初始化，它没有获取锁。如果在A完成初始化之前共享变量对B可见（这是由于A没有完成初始化或者因为一些初始化的值还没有穿过B使用的内存(缓存一致性)），程序很可能会崩溃。

这是双重检查锁定的实现，只不过在被高亮的代码行中还缺乏了内存栅栏技术做保证，C/C++各编译器未对该实现进行统一，而在C++11标准中，对这种情况下的实现进行了完善和统一。