单例模式：双重检测机制为什么必须加volatile

最新推荐文章于 2024-12-10 21:00:00 发布

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分类专栏： Java 文章标签： java 单例 volatile

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本文探讨了Java中双重检测机制实现单例模式时，为何必须使用volatile关键字。原因在于，不使用volatile可能导致指令重排，引起线程安全问题。在单线程或同步环境下，虚拟机或CPU可能会为了优化性能而改变代码执行顺序。当单例对象的创建过程（分配内存、初始化对象、赋值引用）被重排时，未初始化的对象可能会被其他线程提前访问，导致错误。volatile的可见性和有序性保证了创建单例对象的正确顺序，防止此类问题的发生。

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双重检测机制单例代码：

public class Singleton {
 
    private static volatile Singleton singleton;
 
    private Singleton() {}
 
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {                  1
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {          2
                    singleton = new Singleton();  3
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

了解这个机制之前我们要知道一个定义指令重排：简单理解就是，虚拟机或者CPU会在不影响代码执行结果的情况下，改变代码的执行顺序来优化代码（单线程或正常同步情况下）

singleton = new Singleton()创建对象的过程不是原子性的分为三步：

①.分配对象的内存空间

②.初始化对象

③.将实例指向刚分配的内存地址

但在实际的情况因为指令重排执行的顺序可能不是①》②》③，而是①》③》②

这就有可能会出现一个问题：线程A进入执行代码执行创建代码时执行了①》③时，线程B进入执行代码因为③已经执行了，singleton已经有了内存地址不是null了，所以if不成立直接返回singleton对象，但是由于还没有②初始化对象就会出现错误

为了解决这个问题要使用volatile

volatile主要有两个作用：①可见性 ②有序性

有序性顾名思义用来保证代码顺序执行，告诉虚拟机和CPU这段代码你必须按照顺序执行，不需要你优化。

这样就保证了创建对象必须按照①》②》③来执行，就不会再出现上述的问题了