从双重校验锁进一步理解synchronized和volatile

并发编程中的四个问题：
可见性、原子性、有序性、指令重排
对于synchronized和volatile首先我们知道：
synchronized可以保证原子性、有序性、可见性；
volatile只能保证有序性和可见性，但是可以防止指令重排；
那这几个概念是什么意思呢？

什么是可见性？

问题：并发编程时，当一个线程对共享变量进行了修改，另外的线程并没能立即看到最新的值。
原因：本地内存缓存会保存数据副本，这就造成一个线程修改内存的变量后，其他的线程可能由于读取的是本地内存的缓存而造成了数据不一致。（就好像这个变量的改变其他线程看不到一样）

解决思路：对于这种变量，应该每次都去内存中读，而不是走缓存；volatile和synchronized都可以解决这个问题。

什么是原子性？

问题：对于num++这个语句，实际上分为三步执行；
1.获取num的值；
2.计算加一之后的值；
3.将新值赋给num；
在多线程中，这三步应该看作一个整体一块执行完，中间不应让另外的线程也执行这三个语句；否者就可能出现问题：
解决思路：在一个线程执行完该代码块之前，其他线程不能执行该代码块；synchronized可以解决这个问题。

什么是有序性？

保证线程串行地执行某个代码块，volatile和synchronized都可以解决这个问题。

什么是防止指令重排？

为了提升执行速度，计算机再执行代码的时候会对指令进行重新排序，并保证达到的最终效果是一样的（但是，但是，它只能保证在单线程没啥问题，当使用多线程时遇上指令重拍就可能出现问题了）
案例：双重校验锁（未禁止指令重排时）

public class Singleton {

    private static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {
    }

    public  static Singleton getUniqueInstance() {
       //先判断对象是否已经实例过，没有实例化过才进入加锁代码
        if (uniqueInstance == null) {
            //类对象加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

对于uniqueInstance = new Singleton();语句其实是分三步走的：

1. 为uniqueInstance分配内存空间
2. 初始化uniqueInstance
3. 将uniqueInstance指向分配的内存地址

但是JVM进行指令重排后，执行过程可能就变成了1->3->2;在多线程环境下，就可能导致一个线程获得还没有初始化的实例。比如线程A执行了1和3，此时T2调用getUniqueInstance后发现uniqueInstance不为null，因此直接返回uniqueInstance给其他程序使用，但实际上uniqueInstance还没初始化呢，如果用的话肯定有问题。
解决：volatile关键字可以禁止指令重排，因此双重校验锁正确的写法应该是:

public class Singleton {

    private volatile static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {
    }

    public  static Singleton getUniqueInstance() {
       //先判断对象是否已经实例过，没有实例化过才进入加锁代码
        if (uniqueInstance == null) {
            //类对象加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

一些对比

关于volatile和synchronized的有序性需要说明一下，synchronized保证的是代码块之间的有序性，确保多个线程串行地执行代码块，而对于代码块内部的有序是不保证的(也就是不会禁止指令重排);

总结：
volatile:可见性、有序性、禁止指令重排
synchronized：原子性、可见性、有序性