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通过实例程序验证与优化谈谈网上很多对于Java DCL的一些误解以及为何要理解Java内存模型.doc

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通过实例程序验证与优化谈谈网上很多对于 Java DCL 的一些误解以及为何要理解 Java 内

存模型

个人创作公约：本人声明创作的所有文章皆为自己原创，如果有参考任何文章的地方，会

标注出来，如果有疏漏，欢迎大家批判。如果大家发现网上有抄袭本文章的，欢迎举报，并

且积极向这个仓库提交 issue，谢谢支持~

本文基于 OpenJDK 11 以上的版本

最近爆肝了这系列文章全网最硬核 Java 新内存模型解析与实验，从底层硬件，往上全

面解析了 Java 内存模型设计，并给每个结论都配有了相关的参考的论文以及验证程序，我

发现多年来对于 Java 内存模型有很多误解，并且我发现很多很多人都存在这样的误解，所

以这次通过不断优化一个经典的 DCL （Double Check Locking）程序实例来帮助大家消除

这个误解。

首先有这样一个程序, 我们想实现一个单例值，只有第一次调用的时候初始化，并且有多

线程会访问这个单例值，那么我们会有：

getValue 的实现就是经典的 DCL 写法。

在 Java 内存模型的限制下，这个 ValueHolder 有两个潜在的问题：

如果根据 Java 内存模型的定义，不考虑实际 JVM 的实现，那么 getValue 是有可能返

回 null 的。

可能读取到没有初始化完成的 Value 的字段值。

下面我们就这两个问题进行进一步分析并优化。

根据 Java 内存模型的定义，不考虑实际 JVM 的实现，getValue 有可能返回 null 的原

因

在全网最硬核 Java 新内存模型解析与实验文章的 7.1. Coherence（相干性，连贯性）与

Opaque 中我们提到过：假设某个对象字段 int x 初始为 0，一个线程执行：

另一个线程执行(r1, r2 为本地变量)：

那么这个实际上是两次对于字段的读取（对应字节码 getfield），在 Java 内存模型下，可

能的结果是包括：

r1 = 1, r2 = 1

r1 = 0, r2 = 1

r1 = 1, r2 = 0

r1 = 0, r2 = 0

其中第三个结果很有意思，从程序上理解即我们先看到了 x = 1，之后又看到了 x 变成

了 0.实际上这是因为编译器乱序。如果我们不想看到这个第三种结果，我们所需要的特性

即 coherence。这里由于 private Value value 是普通的字段，所以根据 Java 内存模型来看并

不保证 coherence。

回到我们的程序，我们有三次对字段读取（对应字节码 getfield），分别位于:

由于 1，2 之间有明显的分支关系（2 根据 1 的结果而执行或者不执行），所以无论在什

么编译器看来，都要先执行 1 然后执行 2。但是对于 1 和 3，他们之间并没有这种依赖关

系，在一些简单的编译器看来，他们是可以乱序执行的。在 Java 内存模型下，也没有限制

1 与 3 之间是否必须不能乱序。所以，可能你的程序先执行 3 的读取，然后执行 1 的读

取以及其他逻辑，最后方法返回 3 读取的结果。

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