DCL单例要不要加volatile

LloydFinch 3/2/2021 设计模式单例volatile

DCL单例要不要加volatile关键字呢？要！

# volatile和synchronized

volatile特性: 可见性和有序性

volatile保证可见性的原理: 凡是被volatile修饰的变量，等价于告诉JVM这个变量是不稳定的，每次使用的时候，都会从主内存读取到工作内存；每次修改的时候，都会刷新到主内存，换句话说，被volatile修饰的变量的修改，是实时反馈到主内存的。

volatile保证有序性的原理: 防止指令重排，这个不多废话。

volatile不能保证原子性，原子性很明显是把 非原子操作变为原子操作的，也就是把多个操作合并为一个操作的，volatile只能修饰变量，不能修饰方法，不能修饰代码块，怎么会需要合并操作呢，所以volatile肯定是不保证原子性的，它跟原子性一点关系都没有，原子性是函数或代码块的，这应该找能修饰他们的东西，也就是synchronized。

synchronized特性: 可见性、有序性和原子性

synchronized保证可见性的原理: synchronized获取锁的时候，会清空当前工作内存，然后从主存拷贝变量到工作内存，释放锁的时候，会将工作内存写回到主存，说白了就是:

加锁 -> 清空工作内存 -> 从主存拷贝到工作内存 -> 执行逻辑 -> 写回主存 -> 释放锁

也就是说，synchronized的可见性发生在加锁和解锁的时刻，不是实时的。

synchronized有序性的原理: 将并行变为串行，说白了就是将访问锁的线程进行排队，使得同一时刻只有一个线程进入竞争区。

synchronized保证原子性的原理: 还是排队，因为排队，使得同一时刻只有一个线程执行，也就是只有正在执行的线程执行完毕，其他线程才能执行，所以操作不会被其他线程插入，也就保证了原子性。

# DCL单例

我们来看一个经典的DCL单例

public class SingleInstance {
    private static (volatile) SingleInstance instance;
    private SingleInstance(){

    }

    public static SingleInstane getInstance(){
        if(instance == null) { // 1 此处不在同步代码块内部，所以不一定会从主存中获取
            synchronized(SingleInstane.class) {
                if(instance == null) { //2 此时会从主存读取
                    instance = new SingleInstance(); //3 这里同步块还没出去，所以还没刷入内存
                }
            } //4 synchronized块结束，刷入内存
        }
        return instance;
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

我们直接看注释，比如1的地方，因为还没进入synchronized块内，所以1处的instance不一定从主存获取。

案例1: 假如有两个线程同时调用getInstance()，Thread1已经创建了instance了，但是Thread2跑到1处的时候，没有从主存获取，那么他看到的instance就是null，就会阻塞排队，直到Thread1释放锁，此时Thread2继续向下执行，跑到了2处，才从主存读取，发现已经有值了，于是直接返回，可以看到，Thread2的阻塞是徒劳的，自己干等了一会毛都没干，白忙活！
案例2: 同上，假如Thread2在1处从主存读取了数据，而Thread1的已经执行过了3，正在结束synchronized块，但是没有写入内存(因为synchronized块还没结束)，那么Thread2又读了个null，于是乎，再次阻塞，被唤醒，忙活一圈最终拿着Thread1创建的对象回去了。

此时有人会问，3处执行完后，synchronized块应该已经出去了，怎么会还没出去呢？因为我们看到的是一行代码:

instance = new SingleInstance();

但是，编译为JVM指令后，是好几行代码，大概就是:

创建对象
初始化对象
将对象赋值给instance引用

1
2
3

而且，这几个指令的顺序是不确定的(因为指令重排)，所以3执行完，instance不一定立即有值！这一切都是因为synchronized的有序性不是实时的。

假如加上volatile呢，那么在1处会立刻从主存读取数据，在3处会立刻将数据写回主存，就有效避免了案例中的两次阻塞，所以加了volatile后，使得代码更加高效，不加也没事，但是不完美，所以，加上才是王道。

AndroidUFO

Choose mode