[Java知识库]浅析 synchronized和volatile

我们呢都知道volatile能够防止指令重排序和做到内存可见性。然后synchronized是有原子性。但是具体一个代码能否分析出不用synchronized或者volatile的问题会出现在哪里呢？
接下来我们就来做这样的事情。
现在需要一个synchronized和volatile同时存在的代码，那么我们拿到单例模式的懒汉模式里的双检查加锁：

public class first {
    private static volatile Object object;
    public Object getSingleton(){
        if(object == null){
            synchronized (this){
                if(object == null){
                    object = new Object();
                }
            }
        }
        return object;
    }
}

缺少synchronized

那么我们现在将synchronized代码块删除：

public class first {
    private static volatile Object object;
    public Object getSingleton(){
        if(object == null){
                if(object == null){
                    object = new Object();
                }
        }
        return object;
    }
}

感觉可能线程安全是没啥问题的，我们实际用多线程运行一下看看：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 5, 1000, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>());
        Runnable r = ()->{
            Object singleton = new first().getSingleton();
            System.out.println(singleton);
        };
        executor.execute(r);
        executor.execute(r);
    }
}

经过多次运行：

发现这两个线程打印出的对象是不一样的，那么线程安全问题就出现了。

总结

仔细分析一下是为什么呢，这两个线程在进入getSingleton()方法后，第一个线程可能到达了 object = new Object();，但还没执行这一步，第二个线程碰巧也到了同一位置，当第一个线程执行了创建然后返回对象1，打印了对象1，第二个线程开始执行，创建了对象2，返回并打印，所以这两个线程打印的内容是不一样的。

缺少 volatile

当我们把修饰变量的volatile删除掉，

public class first {
    private static Object object;
    public Object getSingleton(){
        if(object == null){
            synchronized (this){
                if(object == null){
                    object = new Object();
                }
            }
        }
        return object;
    }
}

此时我们再次运行

发现还是出现了线程安全问题，这次问题是出在哪里呢

总结

缺少了volatile，那么防止指令重排序的作用就没有了。
对于object = new Object();这一条命令，它是分成三步，

1. 分配内存空间
2. 初始化对象
3. 将对象指向刚分配的内存空间
   经过指令重排序，可能将2和3的步骤交换，此时，线程1如果将对象指向了内存空间但未初始化，线程2执行第一个判断判断出非null了就直接返回了这个未初始化成功的对象。

总结

volatile能实现变量的修改可见性和防止指令重排序，不能保证原子性；而synchronized则可以保证原子性和修改可见性，但是不能防止指令重排序