DCL为什么要加volatile

最新推荐文章于 2024-07-08 10:26:28 发布

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本文详细介绍了Java中对象创建的过程，包括类实例化的字节码指令解析，并讨论了指令重排序可能导致的问题及对半初始化对象的影响。

一、Java对象的创建过程

1、类T的main方法和对应的字节码

2、字节码指令解释

new：创建类实例的指令

dup：复制栈顶一个数值并将复制值重新压入栈顶

invokespecial：指令用于调用一些需要特殊处理的实例方法，包括实例初始化方法，私有方法和父类方法

astore_1: 将操作数栈栈顶引用类型值保存到局部变量 1 中

aload_0: 从局部变量0中装载引用类型值入栈

iconst_1: 1(int)值入栈

putfield: 给对象字段赋值

3、字节码顺序执行的变化

二、指令重排序

如果invokespecial和astore_1指令重排序，则变量t有肯能指向半初始化的对象

三、使用半初始化对象的影响

如果对象是有状态的，则可能还未初始化完成

参考：

使用idea 查看java字节码

https://blog.youkuaiyun.com/lovesunren/article/details/106066558?utm_medium=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-1.control&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-1.control

字节码指令大全

https://www.cnblogs.com/longjee/p/8675771.html

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【java】java中DCL单例模式设计为什么需要volatile修饰实例对象

九师兄

10-12

203

由于这三个指令并不是原子性的，按照重排序的第一个规则：在不影响单线程执行结果的情况下，两个不存在依赖关系的指令是允许重排序的，也就是说不一定按照我们代码写的顺序来执行，这样就可能导致其他线程获取到一个不完整的对象。总结而言，将单例对象声明为volatile，可以解决DCL中的潜在线程安全问题，确保在多线程环境中正确且安全地获取到完全初始化的单例实例。在多线程环境中，由于指令重排序的优化，可能会导致某个线程在访问未完全初始化的单例对象时获取到一个不完整的实例。需要将单例对象声明为volatile的。

《面试无忧》--DCL单例模式为什么要用volatile修饰？

weixin_43922880的博客

04-19

807

1.什么是DCL单例模式？ DCL（double check locking）是一种双重检查的单例模式，在众多单例模式中，也算得上较优雅实用的一种，他使用两次synchronized代码块将实例化的过程进行加锁，严格保证了多线程的情况下，只实例化一个对象。下面我们看具体的代码：运行结果如下：看似我们输出的结果跟我们的预期结果一样，但是在一个高并发多线程的场景中（暂时不支持模拟），我们可以拿...

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DCL 中 为什么要加 volatile 关键字修饰

fwxc552497的博客

05-13

278

DCL volatile

DCL为什么要用volatile关键字？

硅脂味咖啡的博客

04-25

3339

先看一下DCL(双重检查锁模式)的示例代码： public class Singleton { //Singleton对象属性,加上volatile关键字是为了防止指定重排序,要知道singleton = new Singleton()拆分成cpu指令的话，有足足3个步骤 private volatile static Singleton singleton; //对外...

Java之DCL单列为什么要加volatile

梦之旅的博客

06-01

588

java DCL 单例之volatile 1. 实现代码具体的实现代码如下 public class DCLSingle { // volatile 修饰单例对象 private static volatile DCLSingle obj; /** * 获取单例对象 * * @return DCLSingle */ private static DCLSingle getInstants() { // 双重判断

透过DCL单例深入理解volatile关键字作用与原理

m0_46680540的博客

07-08

986

譬如：某一时刻有N个线程调用此方法，其中只有一个线程可以进入被synchronized修饰的代码块中，其他N-1个线程都被阻塞在外，当第一个线程初始化单例完成后，释放锁，如果不加singleton==null的话就会造成重复。2.lock指令：总线锁，在同一时刻只有一个线程能操作内存（主存）中的数据，会导致其他CPU核心中的缓存失效（缓存一致性协议：MESI），所有cpu都有这个指令。当然，指令重排序在单线程的中不会有问题，因为指令重排序的定义就是：指令重排序不会影响单线程环境下的结果最终一致性。

DCL（Double Check Lock）单例需不需要加volatile?

he1810368646的博客

08-24

869

首先，给个大家肯定的答案：是要加volatile的。我们先写一个DCL，如图：我们可以发现synchronized前后都进行单例是非为空的判断，这就是DCL，那为什么要加violate呢？我们先来看看new一个实例的过程：我们通过new实例的字节码看到，其实new实例有五步：一、安装对象大小分配一个内存，里面有成员变量，赋给成员变量一个默认的初始值，这一步也可称之为对象实例的半初始化。例如:int类型的最小值是0，就将0赋给m； ...

DCL的单例模式，有了synchronized关键字，为何还需要加volatile关键字？

阿呆的专栏

09-19

766

问题 DCL（双重检验锁）式单例模式，加了sychronized关键字后，为何还需要加volatile关键字？关键点指令重排单例源码 /** * Created by lerry on 2017/9/21. * @author lerry */ public class SingletonDCL { private volatile static SingletonDCL singleton; private static int counter = 0; private Single

DCL（Double Check Lock）中要加入volatile的原因

qq_45134562的博客

10-14

406

DCL（Double Check Lock）中要加入volatile的原因原因：阻止创建对象的过程中发生指令重排序，多线程并发下可能导致的数据误读的问题，虽然几率非常小。什么叫指令重排序？可以当做是计算机为了提升效率的一种优化，假如说有两条指令，一条指令A执行10000条数据的数据修改操作时间很长，指令B执行简单的一条逻辑运算时间很短，此时指令A在指令B前面，没有指令重排序的情况下指令B要等待指令A结束后才能执行，增加了程序执行的等待时间。所以指令重排序就是让指令B排到指令A前面运行。提示：但是程序

DCL单例为什么要加volatile？

我是坏人哦

03-08

1151

问题分解这个问题简单来说就是：在高并发的情况下，DLC双重检验也不能保证由于指令重排导致的线程获取到未完全初始化对象的问题，需要利用volatile禁止重排的特性来保证单例的线程安全。要理清楚这个问题，首先要理解什么是单例；什么是volatile；以及多线程和实例化对象底层原理。单例是什么？老规矩，先贴一段维基百科的定义。（PS：贴英文不是为了装逼，只是个人觉得英文下定义主干会放在前面，理解起来更加清晰一点） Insoftware engineering,thesingleton...

DCL单例模式中，为什么要加volatile？

任意门的博客

09-27

838

DCL：double check lock双重检查锁，如下面的代码 public class Singleton { private static volatile Singleton INSTANCE = null; private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ if(INSTANCE==null){//第一次检查 synchronized (Singleton.

面试题：DCL单例为什么要加volatile

白首码农的博客

09-11

334

背景知识什么是DCL Double Check Lock的缩写，双重检测锁。懒加载单例模式 public class Singleton { private static volatile Singleton singleton; private long a; private Singleton() { this.a = 100L; } public static Singleton getInstance() {

DCL单例模式为什么还需要加volatile

qq_41841130的博客

06-27

1651

目录 DCL是什么 DCL存在什么问题 volatile如何解决DCL存在的问题 DCL是什么 DCL:即双重验证加锁什么是双重验证加锁，看下面代码 public class Person { private static Person person; private Person() {} public static Person getInstance() { if (person == null) {//1 syn

双重检索(DCL)的思考: 为什么要加volatile?

枨曦的博客

07-25

4513

在学习单例模式的时候, 小伙伴们都会学习到一种叫作双重检索的单例模式, 如下 public class Singleton { private volatile static Singleton instance; private Singleton(){} public static Singleton getInstance() { if (inst...

DCL单例为什么要加volatile及DCL是否需要考虑可见性问题

weixin_42002747的博客

08-14

578

public class DCLSingleton { /** * 1、分配内存 * 2、初始化对象 * 3、instance引用内存 */ private static volatile DCLSingleton instance; public static DCLSingleton getInstance(){ //volatile读 if(instance==null){ syn

DCL（Double Check Lock）单例为什么一定要加volatile关键字？

qq_44842835的博客

08-09

784

DCL是Double Check Lock的缩写，双重检查锁定机制。这是一种常用的多线程同步机制，用于保证某些重要的代码段在多线程环境下只能被一个线程执行。DCL机制主要在单例模式创建实例时广泛使用，它可以有效地保证实例的唯一性和线程安全。采用通俗的话来说就是在加锁代码的前后都进行检查。

设计模式之单例DCL为什么需要volatile

更新失败的博客

06-28

501

单例模式DCL实现 pulic class Singleton { //私有构造函数，方式外部通过new创建对象 private Singleton () { } //类的内部声明变量 //volatile防止指令重排 private static volatile Singleton singleton; //对外暴露一个静态方法，当调用该方法时，才去创建实例（singleton） //加入双重检查，解决线程安全问题，同时支持Lazy Lo

单例模式为什么要用到volatile

最新发布

09-12

<think> 首先，用户的问题是：“我想了解单例模式中使用volatile的原因”，直接询问volatile在单例模式中的原因。我需要基于提供的引用内容来回答。引用内容总结： - 引用[1]：讨论了单例模式中使用volatile的原因，双重检查锁定（DCL），以及为什么需要两次检查。 - 引用[2]：探索了volatile在双重检查锁定中的作用，涉及Java内存模型。 - 引用[3]：解释了volatile如何禁止指令重排序，确保在单例模式中对象完全初始化。 - 引用[4]：详细说明了volatile如何禁止指令重排，防止双重检查锁定问题。 - 引用[5]：描述了volatile防止指令重排，确保对象创建步骤正确。关键点：volatile在单例模式中的作用主要是防止指令重排序（instruction reordering）。在双重检查锁定模式中，如果没有volatile，编译器或处理器可能会重排序指令，导致部分初始化对象被其他线程看到。回答结构： 1. **介绍单例模式**：简要解释单例模式是什么。 2. **双重检查锁定（DCL）**：解释为什么使用双重检查，以及它的问题。 3. **volatile的作用**：详细说明volatile如何解决指令重排序问题。 4. **为什么需要volatile**：结合引用内容，解释具体原因。 5. **相关问题**：根据系统指令，生成相关问题。使用中文回答，确保回答真实可靠，结构清晰。核心原因：在Java中，对象创建可能被分解为多个步骤：分配内存、初始化对象、赋值给引用。如果没有volatile，指令重排序可能导致引用被赋值给引用变量（指向对象的指针），但对象尚未完全初始化。其他线程可能会看到一个部分初始化的对象，导致问题。volatile通过禁止这种重排序，确保对象完全初始化后才赋值。具体步骤： - 在双重检查锁定中，第一个检查避免不必要的同步开销。 - 进入同步块后，第二次检查确认对象是否已创建。 - 创建对象时，volatile确保指令顺序：先初始化对象，再赋值引用。引用支持： - 引用[3]和[4]直接讨论了volatile禁止指令重排序。 - 引用[5]解释了创建对象的步骤（a/b/c），以及volatile如何强制顺序。 - 引用[1]和[2]讨论了同步问题和效率。生成相关问题： - 基于主题，如volatile的原理、双重检查锁定的其他方面、单例模式的变体等。最终回答框架： 1. 解释单例模式。 2. 描述双重检查锁定及其问题。 3. 详细说明volatile的原因和作用。 4. 添加相关问题。 </think> ### 单例模式中使用volatile的原因在单例模式的实现中，尤其是双重检查锁定（Double-Checked Locking, DCL）模式中，`volatile`关键字的作用至关重要。它主要用于解决**指令重排序（instruction reordering）** 导致的线程安全问题，确保在多线程环境下对象初始化的完整性和可见性。以下我将逐步解释原因，结合Java内存模型和相关引用内容进行说明。 #### 1. **单例模式与双重检查锁定的背景** - 单例模式的核心思想是确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。这常用于资源密集型对象（如数据库连接池或配置管理器），以避免重复创建的开销。 - 在懒汉式单例（Lazy Initialization）中，对象只在首次调用时才被创建。为了提高效率，开发者使用双重检查锁定： - **第一重检查**：在同步块外检查实例是否为`null`，避免不必要的同步锁开销。 - **第二重检查**：在同步块内再次检查实例是否为`null`，确保只有一个线程能创建实例。 - 然而，如果没有`volatile`，这种模式在多线程下可能出现**部分初始化对象**的问题，导致程序行为异常[^1][^5]。 #### 2. **不使用volatile时的问题：指令重排序** - 在Java中，对象创建过程（如`new Singleton()`）不是原子操作，它涉及三个步骤： 1. **分配内存空间**（为对象分配地址，如`0x001`）。 2. **调用构造方法初始化对象**（设置字段值）。 3. **将引用赋值给变量**（如`INSTANCE = 0x001`）。 - 编译器和处理器为了优化性能，可能会**重排序指令**，导致步骤3在步骤2之前执行（即`a/c/b`的顺序）。这时，引用变量`INSTANCE`已指向一个内存地址，但对象尚未完全初始化[^3][^5]。 - **后果**：如果另一个线程在第一重检查时检测到`INSTANCE != null`，就会直接返回一个部分初始化的对象，可能导致空指针异常（NullPointerException）或其他错误。例如： - 线程A执行`new Singleton()`时，指令重排序后先赋值引用（步骤3），再初始化对象（步骤2）。 - 线程B在第一重检查中看到`INSTANCE`非空，直接使用该对象，但此时对象字段可能为默认值（如`null`），引发崩溃[^4][^5]。 #### 3. **volatile的关键作用：禁止指令重排序和保证可见性** - `volatile`关键字通过以下机制解决上述问题： - **禁止指令重排序**：`volatile`会在编译时插入内存屏障（Memory Barrier），确保对象创建的步骤严格按顺序执行（即必须先初始化对象再赋值引用）。这遵循Java内存模型的规定，防止处理器优化导致的重排序[^3]。如引用[3]所述：“当程序执行到volatile变量时，其前面的所有语句都已执行完，后面的所有语句都未执行。” - **保证可见性**：`volatile`确保当一个线程修改变量后，其他线程能立即看到最新值（通过总线通知机制），避免缓存不一致性问题。这在双重检查中尤其重要，因为第一重检查依赖于引用的可见性[^2][^4]。 - **简单说**：在双重检查锁定中，`volatile`强制对象初始化过程成为“原子”操作，确保其他线程看到的实例是完全初始化的。 #### 4. **为什么必须使用volatile？** - 从引用内容看，`volatile`是不可或缺的，因为： - **同步锁（synchronized）不足**：`synchronized`能保证同一时间只有一个线程进入同步块，但它无法防止指令重排序。如果没有`volatile`，即使使用双重检查，对象初始化步骤仍可能被重排，导致线程不安全[^1][^5]。 - **效率与安全的权衡**：双重检查锁定本身是为了减少`synchronized`的开销（避免每次访问都加锁）。`volatile`的引入以极低的性能代价（比同步锁轻量），解决了指令重排序问题，使模式真正线程安全[^4][^5]。 - 例如，引用[5]强调：“如果创建对象的步骤是`a/c/b`，多线程的情况下可能会导致获取的属性为`null`。解决方案：使用`volatile`，防止指令重排。” #### 5. **最佳实践示例** 以下是一个使用`volatile`和双重检查锁定的单例模式标准实现（基于引用[4][^5]）： ```java public class Singleton { // 使用volatile确保指令顺序和可见性 private static volatile Singleton INSTANCE = null; private Singleton() { // 私有构造器，防止外部实例化 } public static Singleton getInstance() { if (INSTANCE == null) { // 第一重检查：避免不必要的同步 synchronized (Singleton.class) { // 同步锁保证只有一个线程进入 if (INSTANCE == null) { // 第二重检查：防止多个线程通过第一关后重复创建 INSTANCE = new Singleton(); // volatile确保初始化顺序 } } } return INSTANCE; } } ``` - **解释**： - 第一重检查（`if (INSTANCE == null)`）减少锁竞争，提高性能。 - 第二重检查（同步块内的`if`）处理多个线程同时通过第一关的竞争。 - `volatile`确保`new Singleton()`不会被重排序，消除部分初始化的风险[^4][^5]。总之，`volatile`在单例模式中的作用是防止指令重排序带来的线程安全问题，确保对象完全初始化后才被其他线程访问。这在双重检查锁定模式中尤为重要，是Java并发编程的核心技巧之一。