【026期】面试官：说说双重检查加锁单例模式为什么两次校验？

Java精选 2022-08-09

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首先大家先看一下代码：

package cn.yqh.interview;

/**
 * @author 袁
 * @create 2019/8/21-11:48
 */
public class Singleton {

    private static volatile Singleton singleton = null;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance(){
        //第一次校验singleton是否为空
        if(singleton==null){
            synchronized (Singleton.class){
                //第二次校验singleton是否为空
                if(singleton==null){
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }


    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : "+Singleton.getInstance().hashCode());
                }
            }).start();
        }
    }
}

为什么是双重校验锁实现单例模式呢？

第一次校验：

也就是第一个if（singleton==null），这个是为了代码提高代码执行效率，由于单例模式只要一次创建实例即可，所以当创建了一个实例之后，再次调用getInstance方法就不必要进入同步代码块，不用竞争锁。直接返回前面创建的实例即可。

第二次校验：

也就是第二个if（singleton==null），这个校验是防止二次创建实例，假如有一种情况，当singleton还未被创建时，线程t1调用getInstance方法，由于第一次判断singleton==null，此时线程t1准备继续执行，但是由于资源被线程t2抢占了，此时t2页调用getInstance方法，同样的，由于singleton并没有实例化，t2同样可以通过第一个if，然后继续往下执行，同步代码块，第二个if也通过，然后t2线程创建了一个实例singleton。此时t2线程完成任务，资源又回到t1线程，t1此时也进入同步代码块，如果没有这个第二个if，那么，t1就也会创建一个singleton实例，那么，就会出现创建多个实例的情况，但是加上第二个if，就可以完全避免这个多线程导致多次创建实例的问题。

所以说：两次校验都必不可少。

还有，这里的代码

private static volatile Singleton singleton = null;

中的volatile也必不可少，volatile关键字可以防止jvm指令重排优化，因为 singleton = new Singleton() 这句话可以分为三步：

1、为 singleton 分配内存空间；
2、初始化 singleton；
3、将 singleton 指向分配的内存空间。

但是由于JVM具有指令重排的特性，执行顺序有可能变成1-3-2。指令重排在单线程下不会出现问题，但是在多线程下会导致一个线程获得一个未初始化的实例。例如：线程T1执行了1和3，此时T2调用getInstance()后发现singleton 不为空，因此返回singleton，但是此时的singleton 还没有被初始化。

使用volatile会禁止JVM指令重排，从而保证在多线程下也能正常执行。

这里还说一下volatile关键字的第二个作用，保证变量在多线程运行时的可见性：

在JDK1.2之前，Java的内存模型实现总是从主存（即共享内存）读取变量，是不需要进行特别的注意的。而在当前的Java内存模型下，线程可以把变量保存本地内存（比如机器的寄存器）中，而不是直接在主存中进行读写。这就可能造成一个线程在主存中修改了一个变量的值，而另外一个线程还继续使用它在寄存器中的变量值的拷贝，造成数据的不一致。要解决这个问题，就需要把变量声明为volatile，这就指示JVM，这个变量是不稳定的，每次使用它都到主存中进行读取。