Löst die Verwendung von Volatile mit doppelt überprüfter Sperrung Thread-Sicherheitsprobleme bei der Singleton-Erstellung?

Doppelt geprüftes Sperren mit Volatile

Das doppelt geprüfte Sperrmuster ist eine gängige Technik, die in Java verwendet wird, um sicherzustellen, dass nur ein Singleton-Objekt erstellt wird einmal. Bei diesem Muster wird geprüft, ob bereits eine Instanz des Singletons vorhanden ist, bevor eine neue erstellt wird. Ohne ordnungsgemäße Synchronisierung kann dies jedoch zu Race-Bedingungen führen, bei denen mehrere Threads gleichzeitig versuchen, den Singleton zu erstellen.

Um dieses Problem zu beheben, wird das Schlüsselwort volatile verwendet. Das Schlüsselwort volatile stellt sicher, dass die Instanzvariable für alle Threads sichtbar ist, auch wenn ein Thread sie ändert. Dies verhindert, dass ein Thread eine teilweise erstellte Instanz sieht.

Erklärung der flüchtigen Verwendung

Im angegebenen Codebeispiel wird die Instanzvariable als flüchtig deklariert, weil sie es ist von mehreren Threads geteilt. Wenn Thread A die Instanzvariable initialisiert, weist er ihr Speicherplatz zu. Allerdings sieht Thread B möglicherweise diese Zuweisung und versucht, die Instanz zu verwenden, bevor Thread A mit der Konstruktion fertig ist.

Ohne das Schlüsselwort volatile könnte Thread B die Zuweisung zur Instanz sehen, aber nicht die nachfolgende Konstruktion. Dies würde dazu führen, dass Thread B eine teilweise erstellte Instanz verwendet, was zu Fehlern führt. Das Schlüsselwort volatile stellt sicher, dass Thread B den aktuellsten Wert der Instanz sieht, der alle von Thread A vorgenommenen Änderungen enthält.

Behebung des Leistungsproblems

Einige mögen argumentieren, dass die Verwendung von Volatile den Zweck der doppelt überprüften Sperrung zunichte macht, der darin besteht, die Leistung durch Vermeidung unnötiger Synchronisierung zu verbessern. Die Verwendung von Volatile ist jedoch unerlässlich, um Thread-Sicherheit zu gewährleisten und Race Conditions zu verhindern.

In der Realität ist der Leistungsaufwand durch die Verwendung von Volatile in der Regel vernachlässigbar, insbesondere im Vergleich zu den Kosten für die Synchronisierung der gesamten Methode. Moderne Hardwarearchitekturen implementieren Speicherbarrieren, die sicherstellen, dass alle Schreibvorgänge in flüchtige Variablen rechtzeitig für andere Threads sichtbar gemacht werden.

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