DCL(單例雙重檢查鎖模式)詳解

先看一下DCL(雙重檢查鎖模式)的示例代碼：

public class Singleton {

    //Singleton對(duì)象屬性,加上volatile關(guān)鍵字是為了防止指定重排序,要知道singleton = new Singleton()拆分成cpu指令的話，有足足3個(gè)步驟
    private volatile static Singleton singleton;

    //對(duì)外提供的獲取實(shí)例的方法
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

從代碼里可以看到，做了兩重的singleton == null的判斷，中間還用了synchronized關(guān)鍵字，第一個(gè)singleton == null的判斷是為了避免線程串行化，如果為空，就進(jìn)入synchronized代碼塊中，獲取鎖后再操作，如果不為空，直接就返回singleton對(duì)象了，無(wú)需再進(jìn)行鎖競(jìng)爭(zhēng)和等待了。而第二個(gè)singleton == null的判斷是為了防止有多個(gè)線程同時(shí)跳過(guò)第一個(gè)singleton == null的判斷，比如線程一先獲取到鎖，進(jìn)入同步代碼塊中，發(fā)現(xiàn)singleton實(shí)例還是null，就會(huì)做new操作，然后退出同步代碼塊并釋放鎖，這時(shí)一起跳過(guò)第一層singleton == null的判斷的還有線程二，這時(shí)線程一釋放了鎖，線程二就會(huì)獲取到鎖，如果沒有第二層的singleton == null這個(gè)判斷擋著，那就會(huì)再創(chuàng)建一個(gè)singleton實(shí)例，就違反了單例的約束了。

那為什么要加volatile關(guān)鍵字呢

了解下singleton = new Singleton()這段代碼其實(shí)不是原子性的操作，它至少分為以下3個(gè)步驟：

1. 給singleton對(duì)象分配內(nèi)存空間

2. 調(diào)用Singleton類的構(gòu)造函數(shù)等，初始化singleton對(duì)象

3. 將singleton對(duì)象指向分配的內(nèi)存空間，這步一旦執(zhí)行了，那singleton對(duì)象就不等于null了

這里還需要知道一點(diǎn)，就是有時(shí)候JVM會(huì)為了優(yōu)化，而做指令重排序的操作，這里的指令，指的是CPU層面的。

正常情況下，singleton = new Singleton()的步驟是按照1->2->3這種步驟進(jìn)行的，但是一旦JVM做了指令重排序，那么順序很可能編程1->3->2，如果是這種順序，可以發(fā)現(xiàn)，在3步驟執(zhí)行完singleton對(duì)象就不等于null，但是它其實(shí)還沒做步驟二的初始化工作，但是另一個(gè)線程進(jìn)來(lái)時(shí)發(fā)現(xiàn)，singleton不等于null了，就這樣把半成品的實(shí)例返回去，調(diào)用是會(huì)報(bào)錯(cuò)的。

可以畫個(gè)出現(xiàn)指令重排序的圖加深下理解：

出現(xiàn)了指令重排序后，按照上圖的流程邏輯，很可能會(huì)返回還沒完成初始化的singleton對(duì)象，導(dǎo)致使用這個(gè)對(duì)象時(shí)報(bào)錯(cuò)，而volatile關(guān)鍵字的作用之一就是禁止指令重排序。

總結(jié)

DCL使用volatile關(guān)鍵字，是為了禁止指令重排序，避免返回還沒完成初始化的singleton對(duì)象，導(dǎo)致調(diào)用報(bào)錯(cuò)，也保證了線程的安全。

先看一下DCL(雙重檢查鎖模式)的示例代碼：

public class Singleton {

    //Singleton對(duì)象屬性,加上volatile關(guān)鍵字是為了防止指定重排序,要知道singleton = new Singleton()拆分成cpu指令的話，有足足3個(gè)步驟
    private volatile static Singleton singleton;

    //對(duì)外提供的獲取實(shí)例的方法
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

從代碼里可以看到，做了兩重的singleton == null的判斷，中間還用了synchronized關(guān)鍵字，第一個(gè)singleton == null的判斷是為了避免線程串行化，如果為空，就進(jìn)入synchronized代碼塊中，獲取鎖后再操作，如果不為空，直接就返回singleton對(duì)象了，無(wú)需再進(jìn)行鎖競(jìng)爭(zhēng)和等待了。而第二個(gè)singleton == null的判斷是為了防止有多個(gè)線程同時(shí)跳過(guò)第一個(gè)singleton == null的判斷，比如線程一先獲取到鎖，進(jìn)入同步代碼塊中，發(fā)現(xiàn)singleton實(shí)例還是null，就會(huì)做new操作，然后退出同步代碼塊并釋放鎖，這時(shí)一起跳過(guò)第一層singleton == null的判斷的還有線程二，這時(shí)線程一釋放了鎖，線程二就會(huì)獲取到鎖，如果沒有第二層的singleton == null這個(gè)判斷擋著，那就會(huì)再創(chuàng)建一個(gè)singleton實(shí)例，就違反了單例的約束了。

那為什么要加volatile關(guān)鍵字呢

了解下singleton = new Singleton()這段代碼其實(shí)不是原子性的操作，它至少分為以下3個(gè)步驟：

1. 給singleton對(duì)象分配內(nèi)存空間

2. 調(diào)用Singleton類的構(gòu)造函數(shù)等，初始化singleton對(duì)象

3. 將singleton對(duì)象指向分配的內(nèi)存空間，這步一旦執(zhí)行了，那singleton對(duì)象就不等于null了

這里還需要知道一點(diǎn)，就是有時(shí)候JVM會(huì)為了優(yōu)化，而做指令重排序的操作，這里的指令，指的是CPU層面的。

正常情況下，singleton = new Singleton()的步驟是按照1->2->3這種步驟進(jìn)行的，但是一旦JVM做了指令重排序，那么順序很可能編程1->3->2，如果是這種順序，可以發(fā)現(xiàn)，在3步驟執(zhí)行完singleton對(duì)象就不等于null，但是它其實(shí)還沒做步驟二的初始化工作，但是另一個(gè)線程進(jìn)來(lái)時(shí)發(fā)現(xiàn)，singleton不等于null了，就這樣把半成品的實(shí)例返回去，調(diào)用是會(huì)報(bào)錯(cuò)的。

可以畫個(gè)出現(xiàn)指令重排序的圖加深下理解：

出現(xiàn)了指令重排序后，按照上圖的流程邏輯，很可能會(huì)返回還沒完成初始化的singleton對(duì)象，導(dǎo)致使用這個(gè)對(duì)象時(shí)報(bào)錯(cuò)，而volatile關(guān)鍵字的作用之一就是禁止指令重排序。

總結(jié)

DCL使用volatile關(guān)鍵字，是為了禁止指令重排序，避免返回還沒完成初始化的singleton對(duì)象，導(dǎo)致調(diào)用報(bào)錯(cuò)，也保證了線程的安全。