Volatile解决指令重排和单例模式

指令重排

在我们进行了解之前，我们需要先知道，我们写的程序，并不是直接进行执行的，源代码需要先进行编译器的优化重排，同时指令并行也会重排，内存系统也会重排。举一个例子

int x=1;    //1
int x=2;    //2
x=x+5;      //3
y=x * x;    //4

在上面的代码我们理想的情况就是1234进行操作，也有可能变成2134,1324这是可能进行指令重排的，但是绝对不会出现4123。

处理器在进行指令重排的时候是会考虑数据之间的依赖性的！

我们进行下面的操作：

• 按此顺序执行，正常结果：x = 0；y = 0

当进行指令重排的时候可能会发生上面的情况指令重排导致的结果：x = 2；y = 1

我们为了防止这样指令重排带来的错误，可以使用voliate来进行防止。它保证了操作的执行顺序，同时保证某些变量的内存可见性。

当我们使用volatile之后就会在操作的时候就会在上下执行之前增加一段内存屏障。所以它可以保证可见性，不保证原子性，通过内存屏障避免指令重排。

单例模式

饿汉式单例模式:饿汉式单例有个很明显的问题就是浪费空间。

public class Hungry {
    // 可能会浪费空间
    private byte[] data1 = new byte[1024 * 1024];
    private byte[] data2 = new byte[1024 * 1024];
    private byte[] data3 = new byte[1024 * 1024];
    private byte[] data4 = new byte[1024 * 1024];
​
    private Hungry() {
    }
​
    private static Hungry HUNGRY = new Hungry();
​
    public static Hungry getInstance() {
        return HUNGRY;
    }
}

懒汉式单例模式

class LazyMan {
    // 私有构造方法，防止外部直接实例化
    private LazyMan() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "ok");
    }
​
    // 静态单例对象，未初始化
    private static LazyMan lazyMan;
​
    // 双重检测锁模式的单例获取方法
    public static LazyMan getInstance() {
        if (lazyMan == null) { 
            synchronized (LazyMan.class) { 
                if (lazyMan == null) { 
                    lazyMan = new LazyMan(); 
                }
            }
        }
        return lazyMan; 
    }
​
    // 多线程并发测试
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                LazyMan.getInstance(); 
            }).start(); 
        }
    }
}

在懒汉式模式下，我们其实可以知道lazyMan = new LazyMan();这并不是一个原子性操作，它先机型内存的分配，再执行构造方法初始化空间，然后这个对象指向这个空间，这个时候当多线程的情况下就会出现指令重排的异常操作。所以我们需要增加关键字volatile