雙重檢查鎖定（Double check locked）模式經常會出現在一些框架源碼中，目的是為了延遲初始化變量。這個模式還可以用來創建單例。下面來看一個 Spring 中雙重檢查鎖定的例子。
這個例子中需要將配置文件加載到 handlerMappings中，由於讀取資源比較耗時，所以將動作放到真正需要 handlerMappings 的時候。我們可以看到 handlerMappings 前面使用了volatile 。有沒有想過為什么一定需要 volatile？雖然之前了解了雙重檢查鎖定模式的原理，但是卻忽略變量使用了 volatile。
下面我們就來看下這背后的原因。
錯誤的延遲初始化例子
想到延遲初始化一個變量，最簡單的例子就是取出變量進行判斷。
這個例子在單線程環境交易正常運行，但是在多線程環境就有可能會拋出空指針異常。為了防止這種情況，我們需要使用 synchronized 。這樣該方法在多線程環境就是安全的，但是這么做就會導致每次調用該方法獲取與釋放鎖，開銷很大。
深入分析可以得知只有在初始化的變量的需要真正加鎖，一旦初始化之后，直接返回對象即可。
所以我們可以將該方法改造以下的樣子。
這個方法首先判斷變量是否被初始化，沒有被初始化，再去獲取鎖。獲取鎖之后，再次判斷變量是否被初始化。第二次判斷目的在於有可能其他線程獲取過鎖，已經初始化改變量。第二次檢查還未通過，才會真正初始化變量。
這個方法檢查判定兩次，並使用鎖，所以形象稱為雙重檢查鎖定模式。
這個方案縮小鎖的范圍，減少鎖的開銷，看起來很完美。然而這個方案有一些問題卻很容易被忽略。
new 實例背后的指令
這個被忽略的問題在於 Cache cache=new Cache() 這行代碼並不是一個原子指令。使用 javap -c 指令，可以快速查看字節碼。
// 創建 Cache 對象實例，分配內存
0: new #5 // class com/query/Cache
// 復制棧頂地址，並再將其壓入棧頂
3: dup
// 調用構造器方法，初始化 Cache 對象
4: invokespecial #6 // Method "<init>":()V
// 存入局部方法變量表
7: astore_1
從字節碼可以看到創建一個對象實例，可以分為三步：
- 分配對象內存
- 調用構造器方法，執行初始化
- 將對象引用賦值給變量。
虛擬機實際運行時，以上指令可能發生重排序。以上代碼 2,3 可能發生重排序，但是並不會重排序 1 的順序。也就是說 1 這個指令都需要先執行，因為 2,3 指令需要依托 1 指令執行結果。
Java 語言規規定了線程執行程序時需要遵守 intra-thread semantics。**intra-thread semantics ** 保證重排序不會改變單線程內的程序執行結果。這個重排序在沒有改變單線程程序的執行結果的前提下，可以提高程序的執行性能。
雖然重排序並不影響單線程內的執行結果，但是在多線程的環境就帶來一些問題。
上面錯誤雙重檢查鎖定的示例代碼中，如果線程 1 獲取到鎖進入創建對象實例，這個時候發生了指令重排序。當線程1 執行到 t3 時刻，線程 2 剛好進入，由於此時對象已經不為 Null，所以線程 2 可以自由訪問該對象。然后該對象還未初始化，所以線程 2 訪問時將會發生異常。
volatile 作用
正確的雙重檢查鎖定模式需要需要使用 volatile。volatile主要包含兩個功能。
- 保證可見性。使用
volatile定義的變量，將會保證對所有線程的可見性。 - 禁止指令重排序優化。
由於 volatile 禁止對象創建時指令之間重排序，所以其他線程不會訪問到一個未初始化的對象，從而保證安全性。
注意，
volatile禁止指令重排序在 JDK 5 之后才被修復
使用局部變量優化性能
重新查看 Spring 中雙重檢查鎖定代碼。
可以看到方法內部使用局部變量，首先將實例變量值賦值給該局部變量，然后再進行判斷。最后內容先寫入局部變量，然后再將局部變量賦值給實例變量。
使用局部變量相對於不使用局部變量，可以提高性能。主要是由於 volatile 變量創建對象時需要禁止指令重排序，這就需要一些額外的操作。
總結
對象的創建可能發生指令的重排序，使用 volatile 可以禁止指令的重排序，保證多線程環境內的系統安全。
