併發基礎-單例中的volatile

併發編程中你們最熟悉的應該是volatile和synchronized了，使用最多的場景應該是單例吧。看代碼，你以爲下邊這個單例有問題嗎？ 圖1:

public class UserManager{
    private static UserManager sUserManager;
    private UserManager(){}
    public static UserManager getInstance(){
        if(sUserManager == null){//1
            synchronized (UserManager.class){
                if(sUserManager == null){
                    sUserManager = new UserManager();
                }
            }
        }
        return sUserManager;
    }
}
複製代碼

乍一看好像沒什麼毛病，有點經驗的人仔細再一看，誒發現少了一個volatile。標準的寫法好像應該長下邊這樣：
圖2:

public class UserManager{
    private static volatile UserManager sUserManager;
    private UserManager(){}
    public static UserManager getInstance(){
        if(sUserManager == null){//2
            synchronized (UserManager.class){
                if(sUserManager == null){
                    sUserManager = new UserManager();// 3
                }
            }
        }
        return sUserManager;
    }
}
複製代碼

那問題就來了，加這個volatile有什麼用？不是已經加了synchronized了嗎？不加不行嗎？ 看過不少文章，模糊記得volatile是用來保證可見性的。

什麼是可見性？

一個線程寫共享變量，在另一個線程中能當即可見。好比圖2（在volatile關鍵字下）線程A執行完3位置的代碼後，這個時候線程B開始進行2位置的條件判斷，就能立馬看見sUserManager的值不爲null。若是如圖1（沒有volatile加持），並不能保證這種可見性。那你可能會想synchronized難道不保證可見性嗎？答案是：正確使用synchronized同步是能夠保證可見性的。
以下圖3:

public class UserManager{
    private static UserManager sUserManager;
    private UserManager(){}
    public synchronized static UserManager getInstance(){//4
            if(sUserManager == null){
                sUserManager = new UserManager();
            }
        return sUserManager;
    }
}
複製代碼

全部共享變量的訪問必須由synchronized關鍵字同步。 同一個對象上，synchronized代碼塊能保證訪問共享變量，是其餘線程離開synchronized同步代碼的操做結果，也就保證了可見性。 圖1中1位置代碼並無synchronized同步，那麼訪問這個地方的代碼就多是失效的。圖3中對sUserManager變量進行了正確的同步。

代碼重排序

其實可見性並非圖1單例寫法的癥結。圖1問題重點在於訪問到位置1代碼的時候,sUserManager不爲null，可是UserManager尚未初始化完成。出現這種狀況在於編譯優化的時候代碼可能會重排序。
如圖4

public class UserManager{
    private static UserManager sUserManager;
    private String name;//6
    private int age;//7
    private UserManager(){
        name = "聰聰";
        age = 1;
    }
    public static UserManager getInstance(){
        if(sUserManager == null){//8
            synchronized (UserManager.class){
                if(sUserManager == null){
                    sUserManager = new UserManager();// 5
                }
            }
        }
        return sUserManager;
    }
}
複製代碼

線程A執行位置5代碼後，按照直覺，應該位置6位置7代碼已經執行完畢。事實上，通過編譯優化後，線程A執行過位置5代碼後，線程B在代碼8位置處可能看到了sUserManager不爲null,可是name和age還沒初始化，這個時候sUserManager是個無效的值。1> 因爲volatile可以禁止對共享變量的代碼重排，因此圖2中的單例是正確的。2> 正確的同步（全部共享變量的訪問必須由synchronized關鍵字同步。）並不能禁止代碼重排，可是能防止訪問到失效的值，因此圖3是正確的。