关于双重检测锁的一种无volatile实现

本文已同步到http://liumian.win/2016/12/17/dcl-without-volatile/

上一篇博客中提到双重检测锁的无volatile实现，如何实现呢？那么在这篇博客中来一探究竟吧～

无volatile的安全实现

先上代码

/**
* Created by liumian on 2016/12/13.
*/
public class DCL {

private static DCL instance;

private DCL(){}

private DCL getInstance(){
if (instance == null){              //1
synchronized (DCL.class){       //2
if (instance == null){      //3
DCL temp = new DCL();    //4
temp.toString();         //5
instance = temp;         //6
}
}
}
return instance;                    //7
}
}

再分析原因

无volatile修饰的DCL归根结底是

对象的不安全发布

：对象还没有构造好，就将其发布出去了。

仔细与不安全的（无volatile）的DCL相比较，我们在同步代码块里面这三行代码发生了改变：

DCL temp = new DCL();
temp.toString();
instance = temp;

对应三个步骤：

1. 创建临时变量

2. 调用临时变量的方法

3. 将临时变量的引用赋值给单例变量

为什么要引入临时变量呢？

为什么要调用临时变量的方法呢？

大家在心里肯定会有这些疑问，别急，我来一个一个的回答。

为什么要引入临时变量？

引入临时变量的目的是将对象的初始化（new、invokespecial）与赋值（astore）强行分开。但是仅仅通过一个临时变量中转是不够的，请看下面这个问题的分析。

为什么要调用临时变量的方法？

如果没有调用临时变量的方法这一行代码：

DCL temp = new DCL();
instance = temp;

并不能解决解决根本问题：对象的不安全发布。因为JVM依然有可能对这三条指令：new、involvespecial以及两条astore指令（分别对应的是赋值给temp，temp赋值给instance，因为线程内表现为串行的语义的存在，这两条赋值指令的顺序不能改变），所以对于JVM来说那两行代码和这一行代码并没有特殊的地方：

instance = new DCL();

现在问题的关键便落在了

temp.toString();

上一个问题的回答中我们提到了解决问题的思路：将对象的初始化（new、invokespecial）与赋值（astore）强行分开。其实这行代码起到的作用相当于一个内存屏障，将两个操作（初始化和赋值）强行分开。

因为

线程内表现为串行的语义的存在

，以及Happens-Before的第一条规则：程序次序规则（什么是线程内表现为串行的语义和程序次序规则请参看上一篇博客：从单例模式到Happens-Before），保证了在赋值操作（临时变量赋值给单例变量）之前对象的初始化一定完成了。为什么？

重点来了

因为这段代码在同步代码块中，所以保证了只有一条线程串行执行这几行代码，所以同时满足了

线程内表现为串行的语义

和

程序次序规则

，

在线程内表现为串行的语义中，JVM保证了临时变量调用toString方法（或任意方法）时，该对象一定初始化完成了！请思考体会一下

表现为串行

的含义。

而程序次序规则又保证了

DCL temp = new DCL()

Happens-Before

instance = temp

，即前面的赋值操作一定对后面这个赋值操作可见

总结

通过

线程内表现为串行的语义

和

程序次序规则

这两条规则的叠加使用，我们做到了在不使用volatile关键字修饰的情况下DCL为线程安全。

通过这个例子可见，只要掌握了分析多线程安全的要点，找到原因，我们也可以在解决问题时提出不一样的解决方案。