双重检查锁单例

双重检查锁单例

1、简介

双重检查锁单例：使用双重检查锁机制来实现懒汉式单例。它的基本思想是使用两次if 判断，保证在多线程环境下创建单例对象时不会出现竞态条件。

2、优缺点

双重检查锁机制的优点是，在单例对象已经初始化之后，就不需要再进行同步。这样可以提高系统性能。但是，双重检查锁机制的实现过程复杂，需要注意一些细节。例如，使用volatile 关键字修饰 INSTANCE 变量，以及在获取单例对象时使用双重 if 判断。

3、代码实现

下面是使用双重检查锁机制的 Java 代码示例：

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

4、为什么使用volatile

在代码示例中，使用了volatile 关键字修饰 INSTANCE 变量。这是因为，在 Java 语言中，当多个线程并发执行时，会发生指令重排序。

如果不使用 volatile 关键字，就可能会出现创建单例对象的过程被拆分成多个步骤，例如：

①为单例对象分配内存空间。

②初始化单例对象。

③将INSTANCE 变量指向分配的内存空间。

在没有volatile 关键字的情况下，步骤 ② 和 ③ 可能会被重排序。

这就可能导致其他线程在执行getInstance() 方法时，看到的 INSTANCE 变量已经被赋值，但单例对象并没有被完成初始化。

使用 volatile 关键字，可以保证在多线程环境下，单例对象的初始化过程是串行化的，从而避免了竞态条件。

5、volatile详解

在Java 语言中，volatile 关键字是一种轻量级的同步机制。它主要用于保证每个线程对于变量的读取都是最新的，保证了变量的可见性。

当一个线程对于一个volatile 变量进行修改时，Java 虚拟机会在该线程将修改后的值存回主存之前，强制将该线程中其他变量的缓存数据写回主存。而其他线程在访问该 volatile 变量时，将强制从主存中重新读取该变量的值，这样就能保证变量的可见性。

需要注意的是，volatile 关键字只能保证变量的可见性，不能保证原子性。

如果多个线程同时对同一个 volatile 变量进行修改，可能会出现竞态条件。而且volatile关键字不能替代锁机制来保证线程安全性。如果多个线程同时对一个变量进行修改，而该变量的状态是不确定的，那么就可能会出现问题。

另外, volatile 不能保证复合操作的原子性，如 i++ 不是原子性的操作，volatile 也无法保证原子性。

总结：使用volatile 保证了变量在多线程中可见性，但是不能保证原子性，还需要借助锁机制来实现线程安全。

6、volatile举例说明

当一个变量被volatile 修饰，它会告诉 JVM，这个变量可能会被多线程共享，因此需要进行特殊的处理。

下面是一个使用volatile 关键字的例子:

public class VolatileExample {private volatile boolean flag = false;public void setFlag(){this.flag = true;}public void printValue() {if (flag) {System.out.println("flag is true");}}
}

在这个例子中，flag 是一个共享变量，可能会被多个线程修改。由于flag被volatile修饰，在这里保证多线程修改时读取到最新值。

常用于共享变量的内存可见性，如果没有volatile可能会出现每个线程读取到的变量值不同，或者其他线程不能及时获取到共享变量的最新值，这样会导致错误的结果或系统不稳定。

需要注意的是，volatile并不能保证原子性，如果需要保证变量的操作具有原子性，还需要配合使用synchronized或者Atomic类型。

此外，Java5以后引入了类urrent.atomic.AtomicInteger, AtomicLong, AtomicBoolean, 等类型，它们都有一个显式的变量值和内存屏障(memory barrier)，可以在多线程下保证变量更新的可见性和原子性，可以用来代替volatile.

在使用volatile关键字时，编译器与运行时会对它所修饰的变量的访问进行特殊的处理。

编译器会禁止重排序优化，会强制在每次读取该变量的时候，都直接从内存中获取最新的值。

这样可以确保在多线程环境下，所有线程都能够看到共享变量的最新值。

总的来说，使用volatile 关键字的目的是保证共享变量的内存可见性和禁止指令重排序，但不能保证变量操作的原子性，如果需要保证原子性可以使用 Atomic 类型或者加锁。