一针见血系列[17]: 深度解析volatile禁止指令重排序

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栏目:一针见血作者:admin 日期:2018-11-23 评论:0 点击: 2,901 次

1 指令重排的介绍

在Java内存模型中说过，为了性能优化，编译器和处理器会进行指令重排序；也就是说java程序天然的有序性可以总结为：如果在本线程内观察，所有的操作都是有序的；如果在一个线程观察另一个线程，所有的操作都是无序的。在单例模式的实现上有一种双重检验锁定的方式（Double-checked Locking）。代码如下：

public class Singleton {

private Singleton() { }

private volatile static Singleton instance;

public Singleton getInstance(){

if(instance==null){

synchronized (Singleton.class){

if(instance==null){

instance = new Singleton();

}

return instance;

}

这里为什么要加volatile了？我们先来分析一下不加volatile的情况，有问题的语句是这条：instance = new Singleton();
这条语句实际上包含了三个操作：
1.分配对象的内存空间；
2.初始化对象；
3.设置instance指向刚分配的内存地址。但由于存在重排序的问题，可能有以下的执行顺序：

如果2和3进行了重排序的话，线程B进行判断if(instance==null)时就会为true，而实际上这个instance并没有初始化成功，显而易见对线程B来说之后的操作就会是错的。而用volatile修饰的话就可以禁止2和3操作重排序，从而避免这种情况。volatile包含禁止指令重排序的语义，其具有有序性。

2 volatile禁止指令重排序的深度分析

volatile除了保证内存可见性，还有个作用是防止指令重排。个人觉得：指令重排是不是最终的思想来源还是内存可见性呢？如果两个互不相关的思想，用到一个事物上，感觉怪怪的。我后来想了想：寄存器和主存的隔离造成了数据的不一致，volatile的初衷是保证数据的强一致性，当赋值基本简单类型的时候，这种一致性很容易实现。但是赋值对象类型的时候，这种一致性分为强一致性和弱一致性，重排是弱一致性，而有序则是强一致性，volatile的目的是强一致性，所以最终它要求指令不得重排。现在我感觉可以把可见性和有序性都统一到一致性上面了。