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3_Volatile禁止指令重排
计算机在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令重排，一般分为以下三种：
源代码 -> 编译器优化的重排 -> 指令并行的重排 -> 内存系统的重排 -> 最终执行指令
多线程环境中线程交替执行，由于编译器优化重排的存在，两个线程中使用的变量能否保证一致性是无法确定的，结果无法预测。
线程安全获得保证
工作内存与主内存同步延迟现象导致的可见性问题
- 可通过synchronized或volatile关键字解决，他们都可以使一个线程修改后的变量立即对其它线程可见
对于指令重排导致的可见性问题和有序性问题
- 可以使用volatile关键字解决，因为volatile关键字的另一个作用就是禁止重排序优化
4_Volatile的应用
单例模式DCL代码
首先回顾一下，单线程下的单例模式代码
/**
* SingletonDemo（单例模式）
* @create: 2020-03-10-16:40
*/
public class SingletonDemo {
private static SingletonDemo instance = null;
private SingletonDemo () {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是构造方法SingletonDemo");
}
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
return instance;
}
public static void main(String[] args) {
// 这里的 == 是比较内存地址
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
}
}
最后输出的结果
但是在多线程的环境下，我们的单例模式是否还是同一个对象了
从下面的结果我们可以看出，我们通过SingletonDemo.getInstance() 获取到的对象，并不是同一个，而是被下面几个线程都进行了创建，那么在多线程环境下，单例模式如何保证呢？
解决方法1
引入synchronized关键字
public synchronized static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
return instance;
}
输出结果
我们能够发现，通过引入Synchronized关键字，能够解决高并发环境下的单例模式问题
但是synchronized属于重量级的同步机制，它只允许一个线程同时访问获取实例的方法，但是为了保证数据一致性，而减低了并发性，因此采用的比较少
解决方法2
通过引入DCL Double Check Lock 双端检锁机制
就是在进来和出去的时候，进行检测
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
// 同步代码段的时候，进行检测
synchronized (SingletonDemo.class) {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
}
}
return instance;
}
最后输出的结果为：
从输出结果来看，确实能够保证单例模式的正确性，但是上面的方法还是存在问题的
DCL（双端检锁）机制不一定是线程安全的，原因是有指令重排的存在，加入volatile可以禁止指令重排
所以当一条线程访问instance不为null时，由于instance实例未必已初始化完成，这就造成了线程安全的问题
所以需要引入volatile，来保证出现指令重排的问题，从而保证单例模式的线程安全性
private static volatile SingletonDemo instance = null;
最终代码
/**
* SingletonDemo（单例模式）
* @create: 2020-03-10-16:40
*/
public class SingletonDemo {
private static volatile SingletonDemo instance = null;
private SingletonDemo () {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是构造方法SingletonDemo");
}
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
// a 双重检查加锁多线程情况下会出现某个线程虽然这里已经为空，但是另外一个线程已经执行到d处
synchronized (SingletonDemo.class) //b
{
//c不加volitale关键字的话有可能会出现尚未完全初始化就获取到的情况。原因是内存模型允许无序写入
if(instance == null) {
// d 此时才开始初始化
instance = new SingletonDemo();
}
}
}
return instance;
}
public static void main(String[] args) {
// // 这里的 == 是比较内存地址
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
SingletonDemo.getInstance();
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
