双重校验锁 –使用volatile和两次判空校验

介绍

双重校验锁是单例模式中，饿汉式的一种实现方式。因为有两次判空校验，所以叫双重校验锁，一次是在同步代码块外，一次是在同步代码块内。

为什么在同步代码块内还要再检验一次？

第一个if减少性能开销，第二个if避免生成多个对象实例。

现有三个线程A，B，C，假设线程A和线程B同时调用getSingleton()时，判断第一层if判断都为空，这时线程A先拿到锁，线程B在代码块外层等待。线程A进行第二层if判断，条件成立后new了一个新对象，创建完成，释放锁，线程B拿到锁，进行第二层if判断，singleton不为空，直接返回singleton释放锁，避免生成多个对象实例。线程线C调用getSingleton时第一层判断不成立，直接拿到singleton对象返回，避免进入锁，减少性能开销。

为什么要用volatile关键字？

singleton = new Singleton();这行代码并不是一个原子指令，可能会在JVM中进行指令重排；

new 实例背后的指令，我们通过使用 javap -c指令，查看字节码如下：

　　 // 创建 Singleton 对象实例，分配内存
       0: new           #5
    // 复制栈顶地址，并再将其压入栈顶
       3: dup
    // 调用构造器方法，初始化 Singleton对象
       4: invokespecial #6         // Method "<init>":()V
    // 存入局部方法变量表
       7: astore_1

从字节码可以看到创建一个对象实例，可以分为三步：

(1)分配对象内存(给singleton分配内存)。

(2)调用构造器方法，执行初始化（调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量）。

(3)将对象引用赋值给变量(执行完这步 singleton 就为非 null 了)。

在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。指令重排并不影响单线程内的执行结果，但是在多线程内可能会影响结果。也就是说上面的2和3的顺序是不能保证的，但是并不会重排序 1 的顺序，因为 2,3 指令需要依托 1 指令执行结果。最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。

1-3-2的情况

上面多线程执行的流程中，如果线程A获取到锁进入创建对象实例，这个时候发生了指令重排序。当线程A 执行到 t3 时刻(singleton已经非null了，但是却没有初始化)，此时线程 B 抢占了，由于此时singleton已经不为 Null，会直接返回 singleton对象，然后使用singleton对象，然而该对象还未初始化，就会报错。我们只需将 singleton 变量声明成 volatile 就可以禁止指令重排，避免这种现象发生。