面试题：Java单例模式之双重检查锁实现

Question

请用Java代码实现双重检查锁（DCL）的单例模式，并解释volatile关键字在其中的作用。

Answer 1

Java代码实现双重检查锁（DCL）的单例模式

public class Singleton {
    // 使用volatile关键字修饰单例实例
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {
        // 私有构造函数，防止外部实例化
    }

    public static Singleton getInstance() {
        // 第一次检查，避免不必要的同步
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                // 第二次检查，确保在同步块内只有一个实例被创建
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

volatile关键字的作用

1. 防止指令重排：在instance = new Singleton()这行代码中，实际上会有多个步骤，包括分配内存空间、初始化对象以及将对象引用赋值给instance。如果没有volatile关键字，编译器和处理器可能会对这些步骤进行重排，例如先将对象引用赋值给instance（此时对象还未初始化完成），然后再初始化对象。当另一个线程通过第一次if (instance == null)检查时，就可能拿到一个未初始化完全的对象。volatile关键字可以禁止这种指令重排，保证在将instance赋值之前，对象已经初始化完成。
2. 保证可见性：当一个线程修改了instance的值时，volatile关键字能确保其他线程能够立即看到这个修改。如果没有volatile，其他线程可能无法及时感知到instance的变化，从而导致多次创建实例，破坏单例模式。