单例模式中用volatile和synchronized来满足双重检查锁机制

背景：我们在实现单例模式的时候往往会忽略掉多线程的情况，就是写的代码在单线程的情况下是没问题的，但是一碰到多个线程的时候，由于代码没写好，就会引发很多问题，而且这些问题都是很隐蔽和很难排查的。

例子1：没有volatile修饰的uniqueInstance

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton(){
    }

    public static Singleton getInstance(){
        if(uniqueInstance == null){ //#1
            synchronized(Singleton.class){ //#2
                if(uniqueInstance == null){ //#3
                    uniqueInstance = new Singleton(); //#4
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": uniqueInstance is initalized..."); //#5.1
                } else {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": uniqueInstance is not null now..."); //#5.2
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

public class TestSingleton {
    public static void main(final String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            final Thread t1 = new Thread(new ThreadSingleton());
            t1.setName("thread" + i);
            t1.start();
        }
    }

    public static class ThreadSingleton implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            Singleton.getInstance();
        }
    }
}

这里面的结果有可能会是：（没有真正重现过，太难模拟了）

thread2: uniqueInstance is initalized...
thread3: uniqueInstance is initalized...

Singleton被实例化两次了，和我们的单例模式设计期望值不一致：类永远只被实例化一次.

原因分析：
1. thread2进入#1， 这时子线程的uniqueInstance都是为空的，thread2让出CPU资源给thread3
2. thread3进入#1， 这时子线程的uniqueInstance都是为空的, thread3让出CPO资源给thread2
3. thread2会依次执行#2，#3，#4， #5.1，最终在thread2里面实例化了uniqueInstance。thread2执行完毕让出CPO资源给thread3
4. thread3接着#1跑下去，跑到#3的时候，由于#1里面拿到的uniqueInstance还是空（并没有及时从thread2里面拿到最新的），所以thread3仍然会执行#4，#5.1
5. 最后在thread2和thread3都实例化了uniqueInstance

例子2：用volatile修饰的uniqueInstance

这里就不贴重复的代码了，因为只是加多一个volatile来修饰成员变量：uniqueInstance，

但是结果却是正确的了, 其中一个可能结果：

 

thread2: uniqueInstance is initalized
thread3: uniqueInstance is not null now...

 

原因分析：

volatile（java5）：可以保证多线程下的可见性;

读volatile：每当子线程某一语句要用到volatile变量时，都会从主线程重新拷贝一份，这样就保证子线程的会跟主线程的一致。

写volatile: 每当子线程某一语句要写volatile变量时，都会在读完后同步到主线程去，这样就保证主线程的变量及时更新。

1. thread2进入#1， 这时子线程的uniqueInstance都是为空的（java内存模型会从主线程拷贝一份uniqueInstance=null到子线程thread2），thread2让出CPU资源给thread3
2. thread3进入#1， 这时子线程的uniqueInstance都是为空的（java内存模型会从主线程拷贝一份uniqueInstance=null到子线程thread2）, thread3让出CPO资源给thread2
3. thread2会依次执行#2，#3，#4， #5.1，最终在thread2里面实例化了uniqueInstance(由于是volatile修饰的变量，会马上同步到主线程的变量去)。thread2执行完毕让出CPO资源给thread3
4. thread3接着#1跑下去，跑到#3的时候，会又一次从主线程拷贝一份uniqueInstance！=null回来，所以thread3就直接跑到了#5.2
5. 最后在thread3不再会重复实例化uniqueInstance了

参考文章：如何在Java中使用双重检查锁实现单例

官方文档说明

深入理解Java内存模型（一）——基础

双重检查锁定与延迟初始化