//错误的代码 public class Singleton { private static Singleton instance=null; private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ if(instance==null){ synchronized (Singleton.class) { if(instance==null) instance=new Singleton();//mark行 } } return instance; } }
//正确的代码 public class Singleton { private volatile static Singleton instance=null;//添加了volatile修饰符 private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ if(instance==null){ synchronized (Singleton.class) { if(instance==null) instance=new Singleton(); } } return instance; } }
我们来剖析错误的代码:
在错误的DCL代码中,代码行mark在JVM中有2种可能的执行顺序(JVM会对一些没有依赖要求的指令重排序。 关于重排序,在下文中进行说明),分别为:
//第一种执行顺序 mem=allocate() mem.initial() instance=mem //第二种执行顺序 mem=allocate() instance=mem mem.initial()
假设现在有2个线程a和b,线程a执行到mark行语句并按照第二种执行顺序执行完instance=mem指令。此时线程b执行getInstane方法会直接返回一个非空的instance,但是这个instance可能是未被完整创建的。这个时候,DCL就出问题了。这就是大家对DCL口诛笔伐的原因。由此可见, 错误的DCL的真正问题就在于:在没有同步的情况下读取一个共享变量,可能读到不完整的实例。也就是说,不在同步代码块中的if(instance==null)代码可能读取到不完整的instance实例。
为了解决类似DCL中出现的问题, JAVA在JMM中(JAVA内存模型)定义了一系列Happens-Before关系。如果两个操作之间缺少Happens-Before关系,那么JVM就可以对它们任意的重排序。比如volatile变量规则规定:对volatile变量的写入操作必须在对该变量的读操作之前进行。这就是DCL在使用volatile之后变得正确的原因。
重排序:
下面的代码可能的输出结果有:<1,1><1,0><0,1><0,0>这四种,首先,两个线程的先后执行顺序不同,可能one先(结果是<0,1>),可能two先(结果是<1,0>),可能one和two交替执行(结果是<1,1>);其次,由于每个线程内部的各个操作之间不存在依赖性,因此这些操作可以重排序(结果可能为<0,0>)。可见, 内存级别的重排序会令程序变得不可预测,因此需要正确的使用同步,以使程序满足JMM要求的可见性规则。
public class Demo{ static int x=0,y=0; static int a=0,b=0; public static void main(String [] args) throws InterruptedException { Thread one=new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { a=1; x=b; } }); Thread two=new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { b=1; y=a; } }); one.start(); two.start(); one.join(); two.join(); System.out.println("<"+x+","+y+">"); } }