背景
最近在看设计模式，在单例模式的 Double Check Lock（DCL）中，存在两个关键字：volatile & synchronized。
之前都知道 DCL 怎么写，直接套娃。但是这两关键字在单例里面的作用还没深究过，于是就自言自语一篇文章。
单例模式代码
public class Single {
private static volatile Single INSTANCE;
private Single(){}
public static Single getInstance(){
//first check object
if(INSTANCE == null){
//locks in the class dimension
synchronized (Single.class){
//second check object
if(INSTANCE == null){
INSTANCE = new Single();
}
}
}
return INSTANCE;
}
}
synchronized & volatile 作用
synchronized 作用
synchronized 是 java 的重量级锁，可作用于方法维度、代码块维度。具体到底层字节码就是 monitor enter & monitor exit。
volatile 作用
volatile 有两个作用
- 保证可见性。
修饰的变量从主内存 copy 到工作内存，修改后写回到主内存。
作用原理就是读写前 JVM 加一个内存屏障，通过 happen before 原则确保修改可见于读取。
主内存：类比成 JVM 堆
工作内存：类比成 JVM 虚拟机栈
- 禁止指令重排序。
对象初始化步骤
- 分配内存空间
- 实例变量初始化
- 执行初始化代码块
- 调用构造函数
- 静态变量初始化
- 返回对象引用
刨除非必要步骤，上述 6 步剩下 3 步
- 分配内存空间
- 调用构造函数
- 返回对象引用
synchronized & volatile 在 DCL 缺失的问题
有 synchronized 没有 volatile
由于指令重排序的优化手段，上述创建对象的 1 -> 2 -> 3, 可能顺序变成了 1 -> 3 -> 2。
没有禁止重排序，顺序变了，中间的第三步返回是个空对象，并发情况下就 G 了，另一线程拿的是空对象。
有 volatile 没有 synchronized
并发情况下， A B 两个线程都通过了等于 null 的校验，开始执行创建对象的操作。
上述创建对象说的 1 -> 2 -> 3， A B 两个线程都有可能走完 1 & 2，最后单例对象会是执行慢的线程返回引用的那个。构造函数会执行两遍，违反了单例模式的初衷。
总结
synchronized & volatile 的作用就很明显。
synchronized 保障构造函数只执行一遍，对象也只有一个。
volatile 保障极端情况下不会返回空对象。
题外话
- 为什么 synchronized 修饰的是代码块，不是静态方法 getInstance ?
为了提升获取单例对象的运行效率。
synchronized 修饰代码块，只会影响进入代码块瞬间的其他线程。
synchronized 修饰方法，会影响调用方法的所有线程。
- 为什么进入 synchronized 修饰代码块后，还要判断一下单例对象是否等于 null ？
防止重复创建对象。
假设 A B 两个线程
- A 线程进入同步块，还在上述说的对象初始化三步里面，B 线程进来了，在 synchronized 代码块外自旋。
- A 线程执行完了，B 线程进代码块了，这时若不判断是否为 null，就会重复创建对象。
本文首发于cartoon的博客
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