双重检查锁定引发的思考

在学习双重版本版本的单例模式的时候，我书写了如下代码

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance;
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getInstance() {
       //检查实例，如果不存在，就进入同步代码块
        if (uniqueInstance == null) {
            //只有第一次才彻底执行这里的代码
            synchronized(Singleton.class) {
               //进入同步代码块后，再检查一次，如果仍是null，才创建实例
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();  
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

这段代码表面上很完美，但是在高并发的环境下，容易触发里面一个潜在的BUG，问题的根源出自于uniqueInstance = new Singleton(); , 因为在线程读取到uniqueInstance不为null的时候，该变量引用的对象有可能还没有完成初始化。

将uniqueInstance = new Singleton()拆分为以下三行伪代码：

1
2
3

memory = allocate(); // 1:分配对象的内存空间
ctorInstance(memory); // 2:初始化对象
instance = memory; // 3：设置instance指向刚刚分配的内存空间

在Java语言规范中，所有线程在执行Java程序是必须要遵守intra-thread semantics，以保证重排序不会改变单线程内的程序执行结果，重排序在没有改变单线程程序执行结果的前提下，可以提高程序的执行性能。

单线程下：

多线程下触发Bug的原因（线程A执行到uniqueInstance = new Singleton()，线程B执行到第一个if (uniqueInstance == null)）：

如果按上面的时序图执行，线程B有可能会读取到还没有初始化成功的对象。

基于volatile的解决方案

public class Singleton {

    //volatile保证，当uniqueInstance变量被初始化成Singleton实例时，多个线程可以正确处理uniqueInstance变量
    private volatile static Singleton uniqueInstance;
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getInstance() {
       //检查实例，如果不存在，就进入同步代码块
        if (uniqueInstance == null) {
            //只有第一次才彻底执行这里的代码
            synchronized(Singleton.class) {
               //进入同步代码块后，再检查一次，如果仍是null，才创建实例
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

当变量声明为volitle之后，创建该对象的中所触发的指令重排序，将会在多线程环境中禁止。