一句话说透Java里面的双重检查单例，为啥要加volatile

一句话回答：
为了防止指令重排序导致其他线程拿到未初始化完成的对象！

一、问题根源：指令重排序

在Java中，对象的实例化操作 instance = new Singleton() 并不是原子的，它实际分为三步：

1. 分配内存空间（为对象分配内存）。
2. 初始化对象（执行构造函数，填充字段）。
3. 将引用指向内存地址（将 instance 变量指向分配好的内存）。

关键问题：

• 编译器或CPU可能对步骤2和3进行重排序，导致其他线程看到一个未初始化完成的“半成品”对象。

二、错误场景模拟

假设没有 volatile，且发生了指令重排（步骤3在步骤2之前执行）：

1. 线程A 开始创建对象：

   • 执行步骤1（分配内存） → 步骤3（引用指向内存） → 此时 instance 已非 null，但对象未初始化！

2. 线程B 调用 getInstance()：

   • 第一次检查 instance != null → 直接返回未初始化的对象！
   • 使用这个对象时可能崩溃（如空指针异常）。

三、volatile 的作用

1. 禁止指令重排序：

   • 通过内存屏障（Memory Barrier）确保 步骤3（赋值）必须在步骤2（初始化）之后执行。

2. 保证可见性：

   • 线程A修改 instance 后，其他线程能立即看到最新值。

四、正确代码示例

public class Singleton {
    // 必须加 volatile！
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {                     // 第一次检查（无锁）
            synchronized (Singleton.class) {        // 加锁
                if (instance == null) {             // 第二次检查（加锁后）
                    instance = new Singleton();     // 安全创建
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

五、总结

• 不加 volatile 的 DCL：可能因指令重排返回未初始化的对象，导致程序异常。

• 加 volatile：

  • 确保初始化完成后再赋值引用。
  • 保证多线程下变量的可见性。

口诀：
「双重检查单例妙，不加 volatile 会乱套
指令重排半成品，volatile 屏障来护道！」