走自己的路

在這本書(shū)中文版的第219頁(yè)有個(gè)例子，講lazy load時(shí)用到double check，double check比直接用同步的好處是，當(dāng)Singleton初始化后，就不會(huì)有額外的同步操作。它的例子是

 1public class Singleton {
 2    private volatile static Singleton INSTANCE;
 3    
 4    private Singleton() {
 5        
 6    }
 7    
 8    public static Singleton getInstance() {
 9        if(INSTANCE == null) {
10            synchronized (Singleton.class) {
11                if(INSTANCE == null) {
12                    INSTANCE = new Singleton();
13                }
14            }
15        }
16        return INSTANCE;
17    }
18}
19

        不幸的是，雙重檢查不會(huì)保證正常工作，因?yàn)榫幾g器會(huì)在Singleton的構(gòu)造方法被調(diào)用之前隨意給INSTANCE先付一個(gè)值。如果在INSTANCE引用被賦值之后而被初始化之前線程1被切換，線程2就會(huì)被返回一個(gè)對(duì)未初始化完全的單例類實(shí)例的引用。這樣在程序的其他方法中使用時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)未知的錯(cuò)誤。

個(gè)人一開(kāi)始認(rèn)為正確的寫法，應(yīng)該是這樣的

 1public class SingletonNew {
 2    private volatile static SingletonNew INSTANCE;
 3    
 4    private SingletonNew() {
 5        
 6    }
 7    
 8    public static SingletonNew getInstance() {
 9        SingletonNew tempInstance = INSTANCE;
10        if(tempInstance == null) {
11            synchronized (Singleton.class) {
12                tempInstance = INSTANCE;    //(1)
13                if(tempInstance == null) {
14                    INSTANCE = tempInstance = new SingletonNew(); //(2)
15                }
16            }
17        }
18        return tempInstance;
19    }
20}
21

     利用一個(gè)tempInstance局部變量來(lái)排除返回實(shí)例未初始化完全的情況。因?yàn)槊看闻袛嗟亩际蔷植孔兞浚總€(gè)線程都會(huì)有一個(gè)自己的tempInstance，這樣就保證每個(gè)線程的tempInstance要么是初始化完全的要么就是未初始化的，不會(huì)出現(xiàn)中間的情況。要注意的是SingletonNew的(1)處是不能去掉的，比如線程構(gòu)造了一個(gè)實(shí)例，線程2此時(shí)等待在那里，線程2得到鎖，判斷tempInstance == null結(jié)果是true，又初始化了一次，這就不是單例了。（2）處的賦值順序也是不能顛倒的，如果顛倒就會(huì)出現(xiàn)和Singleton類一樣的情形。

    Jvm編譯器會(huì)對(duì)生成的代碼進(jìn)行優(yōu)化，重新排序，甚至移除它認(rèn)為不必要的代碼，volatile變量之間也是沒(méi)有順序保證的。然而jvm保證了classloader load字節(jié)碼和靜態(tài)變量初始化的同步性，所有把singleton設(shè)置為靜態(tài)變量是沒(méi)有問(wèn)題的。JMM保證了單線程執(zhí)行的效果和程序的順序是相同的。JVM對(duì)代碼的重新排序和優(yōu)化是對(duì)于程序不可見(jiàn)的，所以在例子2中我不應(yīng)該假設(shè)執(zhí)行的順序。在讀volatile變量之前，寫行為確保執(zhí)行完畢，并且更新的值會(huì)從線程工作內(nèi)存（CPU緩存，寄存器）刷新到主內(nèi)存中，JMM禁止volatile讀入寄存器，其他線程讀取時(shí)也會(huì)重新load到工作內(nèi)存中，保證了一致性和可見(jiàn)性，避免讀取臟數(shù)據(jù)。以前一直以為volatile涉及的只是變量可見(jiàn)性問(wèn)題，或者說(shuō)對(duì)可見(jiàn)性的適用范圍沒(méi)有很好的理解，并不涉及JMM順序性和原子性問(wèn)題。新的JMM對(duì)它進(jìn)行了擴(kuò)展，它對(duì)volatile變量的重新排序也做了限制。在舊的內(nèi)存模型當(dāng)中，volatile變量的多次訪問(wèn)之間是不能重新排序的，但是它們能在和對(duì)非volatile變量訪問(wèn)代碼之間進(jìn)行重新排序，新的內(nèi)存模型不同的是，volatile訪問(wèn)行為在和非volatile變量的訪問(wèn)行為的代碼之間重新排序加了一些限制。對(duì)volatile的寫行為就和synchronize方法或block釋放監(jiān)視器（鎖）的效果是一樣的，對(duì)volatile字段的讀操作和監(jiān)視器（鎖）的申請(qǐng)效果也是一樣的。新的模型在volatile字段訪問(wèn)上做了一些嚴(yán)格的限制，只對(duì)當(dāng)前線程可見(jiàn)的變量寫入到volatile共享變量f后，當(dāng)其他線程讀取f后就是可見(jiàn)的。

下面這個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

class VolatileExample {

 int x = 0;

 volatile boolean v = false;

 public void writer() {

    x = 42;

    v = true;

 }

 public void reader() {

    if (v == true) {

      //uses x - guaranteed to see 42.

    }

 }

}

假設(shè)當(dāng)前一個(gè)線程正在調(diào)用writer方法，其他線程正在調(diào)用reader方法，writer方法中對(duì)v的寫行為將對(duì)x的寫行為釋放到了內(nèi)存中，v變量的讀取，又重新從內(nèi)存中獲取了新值。因此，如果讀方法看到了v的值被設(shè)為true，也保證了它在這之前就可以看到x的新值42，但這在舊的內(nèi)存模型中是不保證的。如果v不是volatile的，編譯器可能就會(huì)對(duì)writer和reader中的代碼進(jìn)行重新排序，reader方法的訪問(wèn)有可能得到的x就是0. 可見(jiàn)在新的JMM中，volatile的語(yǔ)義得到了很好的加強(qiáng)，每次對(duì)volatile字段的讀和寫可看作是都是半同步。這種順序性（happen-before關(guān)系）是針對(duì)同一個(gè)volatile字段而言的，對(duì)不同volatile字段的讀取還是沒(méi)有這種順序保證的。在新的JMM下，用volatile就可以解決問(wèn)題，線程1實(shí)例的初始化和線程2的讀取volatile變量就存在一個(gè)happen-before關(guān)系。

JMM對(duì)順序性只是提出了一些規(guī)則，具體如何重新排序還是不得而知。

參考文章：http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/jsr-133-faq.html#reordering
          《JAVA Language Specification》 17.4