DCL单例需要加volatile关键字吗？

什么是DCL单例？

实现单例模式的方式有很多种，如：饿汉式、懒汉式、枚举等。
DCL（Double Check Lock）双重检查加锁，就是懒汉式的一种实现方式，代码实现如下：

开启多线程去获取对象，确实T的实例在堆中只会存在一个，单例是可行的，测试代码如下：

DCL的方式确实可以实现单例，但它是有缺陷的：线程获取到的对象可能未被初始化。

对象初始化的过程

Person person = new Person();

如上代码，当使用new关键字创建一个对象时，JVM需要做哪些事情？

1. 为对象分配内存
   • 优先栈上分配
   • 栈中不能分配的，对象是否足够大？大的直接分配进老年代。
   • TLAB中是否可以快分配？
   • 不能则在Eden区慢分配。
2. 内存分配完毕，属性设置默认值（引用类型为null，基本类型为对应的默认值）。
3. 执行构造函数，属性设置初始值。
4. 建立连接，引用指向对象内存地址。

解析Java代码的反汇编指令

如上代码，当我们创建一个Person实例，并将其person指向其引用时，JVM需要执行哪些指令呢？
先javac Person.java得到字节码文件，再javap -c Person.class即可拿到反汇编指令，如下：

可以看到，new一个对象，虽然只有一行代码，实际上需要经过好几个过程，而且这些过程并非顺序执行。
有可能一个对象在未初始化时，就先建立连接了，一旦发生这种情况，使用DCL实现的单例模式，就会导致线程拿到的是一个未被初始化的对象。
想想看，未被初始化的对象，属性为引用类型则值全部为null，一旦对这些属性进行了操作，则会抛出空指针异常。

为什么创建实例的过程未必顺序执行？

CPU指令重排序

现代CPU的算力已经十分优秀，大多数家用计算机的CPU运算速度为每秒50亿次。
相比之下，内存的读写速度就显得十分缓慢。
为了跨越两者速度上的鸿沟，CPU不得不进行一些优化，指令重排序就是其中之一。

例如：指令A需要从内存中读写数据，指令B不需要，只是进行简单的运算，且指令A和指令B之间没有依赖关系，那么这时候CPU就会进行指令重排序，无需等待指令A执行完毕，指令B就可以执行或先执行。

如下代码，期望spin()在1秒后结束，但遗憾的是，程序永远不会停止。

这就是指令重排序，导致程序运行结果和期望不一致。

volatile关键字的语义

• 多线程间的可见性
• 禁止指令重排序

使用volatile修饰的变量，可以保证多线程间的可见性，当线程对其进行读取时，JVM会强制要求线程从主存中去读，写入时，也会要求线程强制写入到主存，以保证其他线程读取的是最新值。

使用volatile修饰的变量会禁止指令重排序，即保证建立连接前，对象一定被初始化过了，不存在读取到的是一个未被初始化的一个半初始化状态的对象。

最终结论

DCL实现单例模式，是需要加volatile关键字修饰单例的，否则可能导致线程读取到的对象是一个未被初始化的对象，导致程序出现不可预知的错误。
虽然这个现象并不好模拟，很可能不加你的程序也能很好的运行很多年而不出错，但是一旦出现这种状况，就会让人摸不着头脑。
所以，为了让程序更加的健壮，还是建议大家在使用DCL的时候加上volatile关键字。