在 DCL 的情况下需要 volatile 关键字

Question

我只是在实践中阅读并发。我开始知道有必要在字段的双重检查锁定机制中使用 volatile 关键字，否则线程可以读取非空对象的陈旧值。因为它有可能在不使用 volatile 关键字的情况下重新排序指令。因为该对象引用可以在调用构造函数之前分配给资源变量。所以线程可以看到部分构造的对象。

我对此有疑问。

我假设同步块也会限制编译器重新排序指令，那么为什么我们需要 volatile 关键字呢？

public class DoubleCheckedLocking {
    private static volatile Resource resource;
    public static Resource getInstance() {
        if (resource == null) {
            synchronized (DoubleCheckedLocking.class) {
                if (resource == null)
                    resource = new Resource();
            }
        }
        return resource;
    }
}

Answer 1

如果调用线程 (T1) 也从同步块（在同一个锁上）读取它，则 JMM 只保证线程 T1 将看到由另一个线程 T2 在同步块内创建的正确初始化的对象。

由于 T1 可以看到资源不为空，因此无需通过同步块就立即返回它，它可以获取一个对象但看不到其状态已正确初始化。

使用 volatile 会带来这种保证，因为在 volatile 字段的写入和该 volatile 字段的读取之间存在发生前的关系。

Answer 2

正如其他人所观察到的那样，在这种情况下，Volatile 是必要的，因为在首次访问资源时可能会发生数据竞争。不能保证，没有volatile，线程A，读取一个非空值，实际上会访问完全初始化的资源——如果它同时被构建在线程B中线程 A 尚未到达的同步部分。然后线程A 可以尝试使用半初始化的副本。

虽然working since JSR-133 (2004) 仍然不推荐使用volatile 进行双重检查锁定，因为它是not very readable and not as efficient as the recommended alternative：

private static class LazyResourceHolder {
  public static Resource resource = new Resource();
}

...

public static Resource getInstance() {
  return LazyResourceHolder.something;
}

这是Initialize-On-Demand Holder Class的成语，根据上面的页面，

[...] 的线程安全性源于以下事实： 类初始化的一部分，例如静态初始化器，是 保证对使用该类的所有线程可见，并且它的 内部类未加载这一事实的延迟初始化 直到某个线程引用了它的某个字段或方法。

Answer 3

这里其实不用volatile。使用volatile 意味着每次在线程方法中使用实例变量时，多个线程将不会优化内存读取，但要确保一次又一次地读取它。我故意使用volatile 的唯一一次是在我有停止指示器的线程中 (private volatile boolean stop = false;)

像在您的示例代码中那样创建单例是不必要的复杂，并且不会提供任何实际的速度改进。 JIT 编译器非常擅长线程锁定优化。

使用以下方法创建单例会更好：

public static synchronized Resource getInstance() {
    if (resource == null) {
        resource = new Resource();
    }
    return resource;
}

这对于人类来说更容易阅读和推断其逻辑。

另见Do you ever use the volatile keyword in Java?，其中volatile确实通常用于线程中的某些循环结束标志。