关于volatile的使用及DCL模式

最新推荐文章于 2025-07-15 19:26:01 发布

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#java

本文探讨了volatile关键字在Java中的作用及其实现细节，包括其如何保证变量的线程间可见性，并通过单例模式的具体代码示例展示了volatile的重要性，尤其是在双重检查锁定(DCL)模式中的应用。

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一、概要

1、volatile 只保证变量的线程可见性，不保证变量的原子性（只对赋值起作用）

http://blog.youkuaiyun.com/pnet2008/article/details/16812115

2、volatile 典型的使用场景，作为boolean，采用while来做信号通知

3、不采用volatile的dcl容易出错（DCL即Double Check Locking模式，就是双加锁检查模式。）

二、代码实例

单例的延迟加载实现：

package cn.javass.dp.singleton.example2;

/**
* 懒汉式单例示例
*/
public class Singleton {
    /**
     * 定义一个变量来存储创建好的类实例
     */
    private static Singleton uniqueInstance = null;
    /**
     * 私有化构造方法，好在内部控制创建实例的数目
     */
    private Singleton(){
        //
    }
    /**
     * 定义一个方法来为客户端提供类实例
     * @return 一个Singleton的实例
     */
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        //判断存储实例的变量是否有值
        if(uniqueInstance == null){
            //如果没有，就创建一个类实例，并把值赋值给存储类实例的变量
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        //如果有值，那就直接使用
        return uniqueInstance;
    }
}

上面的代码虽然在多线程的情况是线程安全的，也确保了只有一个实例，但是在高并发的情况下，synchronized 关键字会使得性能下降。

因此，不用synchronized修饰此方法，改在保证实例化实例的时候只有一个线程执行就可以了。因而有了双重检测模式的应用。

假设线程A,B同时进入该方法，都检测到instance为null，然后假设A先占用了同步锁，然后实例化对象，之后B也会占用同步锁去实例化，因而这里需要再一次检测实例时是否已经被创建了，此为双重检测的来源。

package cn.javass.dp.singleton.example10;

public class Singleton {
    /**
     * 对保存实例的变量添加volatile的修饰
     */
    private volatile static Singleton instance = null;
    private Singleton(){

    }
    public static  Singleton getInstance(){
        //先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块
        if(instance == null){
            //同步块，线程安全的创建实例
            synchronized(Singleton.class){
                //再次检查实例是否存在，如果不存在才真的创建实例
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

三、为什么使用volatile关键字

1、volatile能够保证变量在多线程之间的可见性

即 JVM的volatile语义保证了一个线程更新了这个变量，其他线程再下次读取的时候，回去刷新本地缓存

2、为什么在JDK5之前是不安全的

在JDK5之前，java的内存模型允许out-of-writer，具体如下：

（1）java的new不是原子的，具体在更细的层面还是有诸多步骤：

A、分配新对象的内存

B、调用类的构造器，初始化成员字段

C、 instance被赋为指向新的对象的引用。

说白了，JDK5之前不能保证有volatile修饰的对象构造内部是有序的。

（2）线程A发现instance没有被实例化，它获得锁，然后去实例化该对象，JVM容许在没有完全实例化完成的时候，将实例的指针赋给这个instance变量，而此时instance==null就为false了，在初始化完成之前，线程B进入此方法，发现instance不为空，认为已经初始化完成了，于是便使用了这个尚未完全初始化的实例对象，可能引起其他的异常。

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