设计模式之单例DCL为什么需要volatile

单例模式DCL实现

pulic class Singleton {
    //私有构造函数，方式外部通过new创建对象
    private Singleton () {
    }
    //类的内部声明变量
    //volatile防止指令重排
    private static volatile Singleton singleton;

    //对外暴露一个静态方法，当调用该方法时，才去创建实例（singleton）
    //加入双重检查，解决线程安全问题，同时支持Lazy Loading，同时保证了效率
    //推荐使用
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

不加volatile会有什么问题？
程序执行过程中, 为了性能考虑, 编译器和CPU可能会对指令重新排序。
在极少数的情况下，下面语句会发生指令重排

singleton = new Singleton();

以上语句经过编译后，可分为以下三步（伪代码）

memory = allocate(); // 1：分配对象的内存空间
instance(memory); // 2：初始化对象
instance = memory; // 3：设置instance指向刚分配的内存地址

以上步骤2与步骤3不存在数据依赖关系，而且无论重排前或者重排后程序的执行结果在单线程中没有变化，因此这种重排优化是允许的。所以存在以下顺序执行情况：

memory = allocate(); // 1：分配对象的内存空间
instance = memory; // 3：设置instance指向刚分配的内存地址
instance(memory); // 2：初始化对象

如果执行顺序为1.3.2,当A线程执行完1,3（此时还未完成对象初始化），这时B线程第一次判断singleton == null，得到的结果未false，然后就会直接return一个空的对象，继而产生后续错误。

为什么需要volatile？
volatile可实现禁止指令重排，防止上述情况发生。