java多线程:volatile防止指令重排

最新推荐文章于 2025-06-13 15:50:53 发布

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分类专栏： java基础文章标签： java-ee java

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本文详细介绍了单例模式中的双重检查锁定（Double-Check Locking）实现，强调了volatile关键字在此中的作用。volatile防止指令重排，确保多个线程正确地初始化单例对象，避免返回未初始化的半成品实例。同时，解释了对象创建的五个步骤，包括类加载检查、内存分配、初始化零值、设置对象头和执行init()方法。

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单例模式之双重检验：为什么要用volatile?

单例模式代码：

class Singleton {
    private static volatile Singleton INSTANCE;
    private Singleton(){}
    public int m=5;
    public static Singleton getInstance() throws InterruptedException {
        if(INSTANCE==null){
            synchronized (Singleton.class){
                if(INSTANCE==null){
                    Thread.sleep(1);
                    INSTANCE=new Singleton();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

在这里插入图片描述
如果不使用volatile,可能发生指令重排。

Instance = new Singleton();

创建对象的一些指令

new
调用init()方法
INSTANCE指向内存（INSTANCE不为空了）
如果发生了指令重排，那么，m=0时，对象还是个半成品，没有执行init()方法，INSTANCE已经不为空了，但是另一个线进入 if(INSTANCE!=null)，直接返回半成品INSTANCE。

volatile的作用就是：防止指令重排

补充：创建实例的过程

（1）类加载检查：
虚拟机遇到一条 new 指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到这个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类型是否已被加载过、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应地类加载过程
（2）分配内存：
在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需的内存大小在类加载完成后便可确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从 Java 堆中划分出来。分配方式有 “指针碰撞” 和 “空闲列表” 两种，选择那种分配方式由 Java 堆是否规整决定，而 Java 堆是否规整又有所采用垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定的。
（3）初始化零值：
内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），这一步操作保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。
（4）设置对象头：
初始化零值完成之后，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是那个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的 GC 分代年龄等信息。这些信息存放在对象头中。另外，根据虚拟机当前运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式
（5）执行init()方法：
在上面工作都完成之后，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生了，但从Java 程序的视角来看，对象创建才刚开始，方法还没有执行，所有的字段都还为零。所以一般来说，执行 new指令之后会接着执行方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全产生出来。