双检查加锁：揭秘Java中volatile的必要性（二）

双检查加锁是一种创建单例模式的常用方法，它使用volatile来确保线程安全性。然而，很多人可能对volatile的使用感到困惑，甚至认为它没有必要。在本篇文章中，我们将详细分析volatile关键字在双检查加锁中的作用，并阐述它的必要性。

volatile关键字的必要性

在深入探讨volatile关键字的必要性之前，我们首先需要理解CPU缓存的概念。CPU缓存是一种高速存储器，位于CPU内部，用于存储最近访问过的数据和指令。当CPU需要访问数据或指令时，它会首先在缓存中查找，如果找到，则直接从缓存中读取；如果找不到，则从内存中读取并存储到缓存中。

CPU缓存的存在导致了两个问题：

1. 可见性问题： 当多个线程同时访问共享数据时，可能会发生可见性问题。这是因为每个线程都拥有自己独立的缓存，当一个线程修改了共享数据时，其他线程可能无法立即看到这个修改，因为它们可能还在使用缓存中的旧数据。
2. 原子性问题： 当多个线程同时修改共享数据时，可能会发生原子性问题。这是因为CPU一次只能执行一条指令，当一个线程正在修改共享数据时，另一个线程也可能同时修改共享数据，导致数据被破坏。

volatile关键字可以解决这两个问题。volatile关键字可以确保变量的可见性和原子性。当一个线程修改了volatile变量时，其他线程立即可以看到这个修改，因为volatile变量总是从内存中读取和写入，不会被缓存。此外，volatile变量的修改是原子的，这意味着CPU一次只能执行一条对volatile变量的修改指令，从而防止数据被破坏。

volatile在双检查加锁中的应用

在双检查加锁中，volatile关键字用于确保_instance_变量的可见性和原子性。当一个线程第一次访问_instance_变量时，它会先检查_instance_变量是否已经创建。如果_instance_变量尚未创建，则该线程会进入同步块，并在同步块中创建_instance_变量。当其他线程同时访问_instance_变量时，它们会发现_instance_变量已经创建，因此不会再次创建_instance_变量。

volatile关键字确保了_instance_变量的可见性和原子性，从而保证了单例模式的线程安全性。如果没有volatile关键字，则可能发生以下情况：

1. 一个线程正在创建_instance_变量，但尚未完成创建。
2. 另一个线程同时访问_instance_变量，并发现_instance_变量尚未创建，因此也开始创建_instance_变量。
3. 第一个线程完成创建_instance_变量，并将其存储到内存中。
4. 第二个线程完成创建_instance_变量，并将其存储到内存中。

在这种情况下，就会创建两个_instance_变量，导致单例模式失效。

结论

综上所述，volatile关键字在双检查加锁中是必要的，它可以确保单例模式的线程安全性。volatile关键字可以防止可见性问题和原子性问题，从而保证多个线程同时访问共享数据时不会出现问题。