Java内存模型

Java内存模型（JMM：Java memory model）：

  首先思考这样一个问题：有一个变量M = 2，线程A中执行：M = 3；现在，如何让线程B看到M = 3呢？

  对于单线程的程序，无需考虑这样一个问题，因为B是在A执行操作之后才去读取M的值，肯定能看到M = 3，但是对于多线程的程序，线程B读取到的M值可能为2，为什么会出现这种现象呢，我们先分析下操作流程：

  1、线程A：读取到M = 2

   2、线程A ：设置M = 3

线程B可以在1和2之间或者前后的任何位置去读取M的值；

这种情况就是线程无规则，自己任意并发执行的后果，那么这种执行情况又是怎么来的呢，接下来看下Java内存模型：

Java的内存模型分为主内存和工作内存，主内存就是所有的线程都可以访问到的公共的内存位置，工作内存则是线程私有的，只有本线程可以访问，其他线程访问不到。

那么，如果线程B想要看到M = 3，需要的步骤是：

线程A：1、从主内存读取M = 2，保存到自己的工作内存；

             2、设置自己工作内存的M =3；

             3、将主内存中的M更新为自己工作内存中的值：3；

这时候，线程B从主内存读取M的值，就是3了，也就是需要读取到上一个线程刷新到主内存中的最新的值，采用synchronized或者volatile都可以实现这一功能，也就是保证可见性（一个线程对共享变量的修改可以被其他的线程看到）。

另外，在没有充分同步的程序中，JMM还会使得不同的线程看到的某一个操作的执行顺序不同，通俗点讲，可以理解为，编译器和处理器为了优化性能，对代码的操作顺序进行了重排序，也就是所谓的指令重排序。

比如：

int m = 1;//第一步
int n = 2;//第二步
int j = m + n;//第三步

指令重排序后：

int n = 2;//第一步
int m = 1;//第二步
int j = m + n;//第三步

调整了代码的执行顺序，但是最终结果还是不变的。

现在，了解了指令重排序，再来分析下单利模式中的双重校验锁的方式：

public class SingleExample {
    private SingleExample(){};
    private static SingleExample single = null;
    public static SingleExample getInstance(){
        if(single == null){                      //第一次检查single
            synchronized (SingleExample.class){  //加锁
                if(single == null){              //第二次检查single
                    single = new SingleExample();//操作single
                }
            }
        }
        return single;
    }

}

 

看似没毛病的一个逻辑，其实是有隐藏的问题，这个隐患在single = new SingleExample()中；

这个操作可以分为三步：1、分配一块内存空间给SingleExample；

                                        2、在内存空间上初始化SingleExample；

                                        3、把内存空间的地址赋给single；

如果指令重排序，会出现什么情况呢：

                                       1、分配一块内存空间给SingleExample；

                                        2、把内存空间的地址赋给single；

                                        3、在内存空间上初始化SingleExample；

如果重排序之后，线程执行到第2步，另一个线程正好来判断single == null为false，直接返回了一个还没有构建完成的对象，只有一个地址，啥也没有，这样就会造成不可预料的错误，那么如何避免呢，可以采用volatile来禁止指令重排序：

 

public class SingleExample {
    private SingleExample(){};
    private static volatile SingleExample single = null;
    public static SingleExample getInstance(){
        if(single == null){                      //第一次检查single
            synchronized (SingleExample.class){  //加锁
                if(single == null){              //第二次检查single
                    single = new SingleExample();//操作single
                }
            }
        }
        return single;
    }

}