Question

我试图理解双重检查锁定中volatile的必要性（我知道有比DCL更好的方法）我已经阅读了一些类似于我的SO问题但似乎没有解释我在寻找什么。我甚至在SO上找到了一些赞成的答案，表示不需要挥发性（即使对象是可变的）但是，我读过的所有内容都说不然。

我想知道的是，如果同步创建happens-before relationship和prevents reordering，DCL需要使用volatile吗？

以下是我对DCL如何工作的理解以及example：

// Does not work
class Foo {
  private Helper helper = null; // 1
  public Helper getHelper() { // 2
    if (helper == null) { // 3
      synchronized(this) { // 4
        if (helper == null) { // 5
          helper = new Helper(); // 6
        } // 7
      } // 8
    } // 9
  return helper; // 10
}

这不起作用，因为Helper对象不是immutable或volatile而且我们知道这一点 volatile会将每个写入刷新到内存，并使每次读取都来自内存。这很重要，这样任何线程都不会看到过时的对象。

因此，在我列出的示例中，Thread A可以在第6行处开始初始化新的Helper对象。然后Thread B出现并在第3行处看到一半初始化对象。 Thread B然后跳转到第10行并返回一半初始化的Helper对象。

添加volatile以happens before关系修复此问题，JIT编译器无法重新排序。所以Helper对象在完全构造之前不能写入辅助引用（？，至少这是我认为它告诉我的......）。

然而，在阅读JSR-133 documentation之后，我变得有点困惑。它声明

同步确保线程在之前或之前写入内存在同步块期间以可预测的方式可见到同一监视器上同步的其他线程。我们退出后同步块，我们释放监视器，具有的效果将缓存刷新到主内存，以便由此线程进行写入其他线程可以看到。在我们进入同步之前阻止，我们获取监视器，它具有无效的效果本地处理器缓存，以便从main重新加载变量记忆。然后，我们将能够看到所有可见的写入上一版本。

因此，Java中的synchronized会产生内存障碍，并且会在关系之前发生。

因此，操作被刷新到内存中，所以它让我怀疑为什么变量需要volatile。

文档还说明了

这意味着线程可见的任何内存操作在退出同步块之前，任何线程都可以看到它因为所有，所以进入受同一监视器保护的同步块内存操作发生在发布和发布之前在获得之前发生。

我猜我们为什么需要volatile关键字以及为什么synchronize是不够的，因为在Thread A退出synchronized块之前，内存操作对其他线程不可见Thread B在同一个锁上输入相同的块。

Thread A可能正在初始化第6行处的对象，而Thread B在第3行处出现之前有{ {1}}在第8行。

然而，this SO answer似乎与此相矛盾，因为同步块阻止了“从同步块内部到其外部”的重新排序

Answer 1

如果帮助器不为null，那么什么可以确保代码能够看到辅助器构造的所有效果？没有volatile，什么都不会。

考虑：

  synchronized(this) { // 4
    if (helper == null) { // 5
      helper = new Helper(); // 6
    } // 7

假设在内部将其实现为首先将helper设置为非空值，然后调用构造函数以创建有效的Helper对象。没有规则可以阻止这种情况。

另一个线程可能会将helper看作非空，但构造函数甚至还没有运行，更不用说它的效果对另一个线程可见了。

至关重要的是，在我们能够保证构造函数的所有后果对该线程可见之前，不允许任何其他线程将helper设置为非空值。

顺便说一句，获得这样的代码是非常困难的。更糟糕的是，它似乎可以在100％的时间内正常工作，然后突然在不同的JVM，CPU，库，平台或其他任何东西上中断。通常建议避免编写此类代码，除非证明需要满足性能要求。这种代码难以编写，难以理解，难以维护，难以正确使用。

Answer 2

@David Schwartz的回答非常好，但有一件事我不确定陈述得好。

我猜测为什么我们需要volatile关键字以及为什么同步是不够的，因为在线程A退出同步块并且线程B在同一个锁上进入同一个块之前，内存操作对其他线程不可见。

实际上不是同一个锁而是任何锁，因为锁具有内存屏障。 volatile不是关于锁定，而是围绕内存障碍，而synchronized块是锁和内存障碍。您需要volatile，因为即使线程A已正确初始化Helper实例并将其发布到helper字段，线程B也需要也跨越内存屏障确保它看到Helper的所有更新。

因此，在我列出的示例中，线程A可以在第6行开始初始化一个新的Helper对象。然后线程B出现并在第3行看到一个半初始化对象。然后线程B跳转到第10行并返回一半初始化的Helper对象。

右。线程A可能会初始化Helper并在它到达synchronized块结束之前将其发布到。没有什么可以阻止它发生。并且因为允许JVM重新排序来自Helper构造函数的指令，直到稍后，它可以发布到helper字段但不会被填充初始化。即使线程A确实到达synchronized块的末尾并且Helper然后完全初始化，仍然没有任何东西可以确保线程B看到所有更新的内存。

但是，这个SO答案似乎与同步块相反，因为同步块阻止了“从同步块内部到其外部”的重新排序

不，这个答案并不矛盾。你混淆了线程A会发生什么，以及其他线程会发生什么。就线程A（和中央内存）而言，退出synchronized块可确保Helper的构造函数已完全完成并发布到helper字段。但是，在线程B（或其他线程）也跨越内存屏障之前，这意味着什么。然后它们也将使本地内存缓存无效并查看所有更新。

这就是volatile是必要的原因。

如果synchronized创建了一个before-before关系并阻止重新排序为什么DCL需要volatile？

2 个答案: