单例模式的double check写法中的volatile关键字

在多线程环境中，volatile能保证共享变量的可见性以及一定程度的有序性。单例模式有多种写法，有线程安全的和非线程安全的，有懒汉式和饿汉式，有利用static关键字修饰变量、方法、代码块、内部类的实现，还有用枚举实现的，今天我们讨论下单例模式里面较为复杂的double check写法，先看下代码：

public class Singleton{
    private static volatile Singleton instance = null;
    
    private Singleton(){}

    public Singleton getInstance(){
        if(null == instance){
            synchronized(Singleton.class){
                if(null == instance){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

1. 为什么需要两次check？
   1. 如果没有外层的check，相当于给整个getInstance()方法加上了synchronized关键字，也就是每次获取单例对象都要获取class对象的monitor，monitor是粒度较大的的锁，开销较大。所以外层的判断目的是：第一次获取单例对象后，再次获取该单例对象无需进行同步
   2. 如果没有内层的check，假如有两个线程，线程1和线程2同时进入外层判断，即第8步，线程1获得对象锁，进入同步代码块并初始化对象后，释放对象锁，返回单例对象结束了，线程1获取对象锁进入同步代码块后又再次初始化了instance对象，导致多线程下单例模式的非线程安全；
2. 为什么instance实例需要加volatile关键字？
3. 因为volatile的禁止指令重排序，在第10步中，初始化instance对象并非原子操作，它包括：1.开辟堆内存2.调用构造方法初始化对象3.将instance指向新对象；如果没有volatile关键字，且在并发情况下，如果某个线程完成了1 2两个步骤，还未给instance变量赋值，此时另一个线程进入外层判空后后发现instance对象非空，就返回了未构造完全的instance对象，导致空指针异常；volatile的意义在于能够禁止对当前对象进行指令的重排序，也就是happen-before原则的关于volatile的一条："volatile变量规则：对一个变量的写操作happen before于后面对这个变量的读操作"，也就是说，无论什么情况，对于volatile变量的写操作必须在完成后才能读取，不能暴露写操作的中间状态。所以不会出现未完成构造就读取的情况；但是volatile不能保证同时对变量的写操作也是有序的，也就是volatile不能保证原子性

happen before：描述了线程安全的可见性，有很多规则，关于volatile的规则是：对一个变量的写操作的结果，对这个变量的读操作可见

参考链接：

1. https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html
2. https://stackoverflow.com/questions/7855700/why-is-volatile-used-in-this-example-of-double-checked-locking
3. https://blog.csdn.net/DL88250/article/details/5439024
4. https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3613043.html