DCL单例要不要加volatile？

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

编程

　　紧接着，我们再做单例模式的第二次尝试：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    public synchronized static Singleton getInstance() {
        if(null == instance) {                    
            instance = new Singleton();            
        }
        return instance;
    }
}

比起第一段代码仅仅在方法中多了一个synchronized修饰符，现在可以保证不会出线程问题了。但是这里有个很大（至少耗时比例上很大）的性能问题。除了第一次调用时是执行了Singleton的构造函数之外，以后的每一次调用都是直接返回instance对象。返回对象这个操作耗时是很小的，绝大部分的耗时都用在synchronized修饰符的同步准备上，因此从性能上来说很不划算。

　　继续把代码改成下面这样：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    public  static Singleton getInstance() {
        synchronized (Singleton.class) {
            if(null == instance) {                    
                instance = new Singleton();            
            }
        }
        return instance;
    }
}

基本上，把synchronized移动到代码内部是没有什么意义的，每次调用getInstance()还是要进行同步。同步本身没有问题，但是我们只希望在第一次创建instance实例的时候进行同步，因此有了下面的写法——双重锁定检查（DCL,Double Check Lock）。

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    public  static Singleton getInstance() {
        if(null == instance) {    // 线程二检测到instance不为空
            synchronized (Singleton.class) {
                if(null == instance) {                    
                    instance = new Singleton();    // 线程一被指令重排，先执行了赋值，但还没执行完构造函数（即未完成初始化）    
                }
            }
        }
        return instance;    // 后面线程二执行时将引发：对象尚未初始化错误
    }
}

看样子已经达到了要求，除了第一次创建对象之外，其它的访问在第一个if中就返回了，因此不会走到同步块中，已经完美了吗？

　　如上代码段中的注释：假设线程一执行到instance = new Singleton()这句，这里看起来是一句话，但实际上其被编译后在JVM执行的对应会变代码就发现，这句话被编译成8条汇编指令，大致做了三件事情：

　　1）给instance实例分配内存；

　　2）初始化instance的构造器；

　　3）将instance对象指向分配的内存空间（注意到这步时instance就非null了）

　　如果指令按照顺序执行倒也无妨，但JVM为了优化指令，提高程序运行效率，允许指令重排序。如此，在程序真正运行时以上指令执行顺序可能是这样的：

　　a）给instance实例分配内存；

　　b）将instance对象指向分配的内存空间；

　　c）初始化instance的构造器；

　　这时候，当线程一执行b）完毕，在执行c）之前，被切换到线程二上，这时候instance判断为非空，此时线程二直接来到return instance语句，拿走instance然后使用，接着就顺理成章地报错（对象尚未初始化）。

　　具体来说就是synchronized虽然保证了线程的原子性（即synchronized块中的语句要么全部执行，要么一条也不执行），但单条语句编译后形成的指令并不是一个原子操作（即可能该条语句的部分指令未得到执行，就被切换到另一个线程了）。

　　根据以上分析可知，解决这个问题的方法是：禁止指令重排序优化，即使用volatile变量。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance = null;
    public  static Singleton getInstance() {
        if(null == instance) {    
            synchronized (Singleton.class) {
                if(null == instance) {                    
                    instance = new Singleton();        
                }
            }
        }
        return instance;    
    }
}

将变量instance使用volatile修饰即可实现单例模式的线程安全。

以上是 DCL单例要不要加volatile？ 的全部内容， 来源链接： utcz.com/z/516376.html

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