Java–单例模式及双锁检测

2023年7月13日 204次阅读 来源: java锁

Java–单例模式及双锁检测

作为开发的我们对单例模式肯定不会陌生，毕竟项目中用到它的地方相当多。
一般我们都知道单例模式有两种写法，延迟加载（又叫饿汉式），意思很好懂，只有用到的时候才创建（饿汉，只有饿了的时候才吃），非延迟加载（又叫饱汉式），不管用不用一上来就创建（不管饿不饿，上来就开吃）。

一.单例模式的两种写法

从反应时间速度来取舍，用非延迟加载

1.1.非延迟加载（饱汉式）

public class SingletonNormal {

    private SingletonNormal(){}

    private static final SingletonNormal instance = new SingletonNormal();

    public static SingletonNormal getInc(){
        return instance;
    }
}

从系统资源利用上来取舍，用延迟加载。注意多线程开发中，getInc需要加同步锁。

1.2.延迟加载（饿汉式）

public class SingletonLazy {
    private SingletonLazy() { }
    private static SingletonLazy instance;

    public synchronized static SingletonLazy getInc() {
        if (null == instance) {
            instance = new SingletonLazy();
        }
        return instance;
    }
}

看到多线程模式下的延迟加载方案，我们要思考下，都知道同步锁synchronized是一个重量锁，保证同一时刻只有一个线程在执行该代码块，如果在getInc方法中有一些耗时操作，那么多个线程频繁调用getInc方法，来进行锁的争用，将会使代码执行效率大打折扣。

二.延时加载的改进-双锁检测

针对1.2中的问题所以我们得想办法，让synchronized锁住的代码块尽量少，调用synchronized锁住的代码库次数少两个方面来提高多线程开发中getInc的效率。
代码如下：

public class SingletonDoubleCheck {

    private SingletonDoubleCheck() { }

    private static volatile SingletonDoubleCheck instance;//代码1

    public static SingletonDoubleCheck getInc() {
        if (null == instance) {//代码2
            synchronized (SingletonDoubleCheck.class) {
                if (null == instance) {//代码3
                    instance = new SingletonDoubleCheck();//代码4
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

貌似已经改进完成，这段代码在JDK1.5以下会有问题。
假设现在有线程A，和线程B两个线程。
1.线程A进入getInc方法，走到代码2处，判断为null，进入同步块。
2.线程A走到代码3处，判读为null。
3.线程A走到代码4处，执行new操作，在SingletonDoubleCheck还未实例化完成时，使intance为非null。
4.线程B进入getInc方法，走到代码2处，判读非null，返回。
这时候线程B代码中inatance实例引用的是一个不完整的对象。
原因就在于对象的new操作并不是一个原子性操作，它分为3步：

1，给 instance 分配内存

2，调用 SingletonDoubleCheck 的构造函数来初始化成员变量

3，将SingletonDoubleCheck对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）

由于JVM的指令重排序(happen-before)的原因，指令重排序这个点的知识比较复杂，网上也有很多资料，大家可以自行去搜索。

所以上述线程B拿到的是一个未被初始化完成的instance，在使用时肯定会出错。

上述1.2代码片段中 代码1处的volatile关键字

摘自《深入理解Java虚拟机》

volatile屏蔽指令重排序的语义在JDK1.5中才被完全修复，此前的JDK中即使将变量声明为volatile也仍然不能完全避免重排序所导致的问题（主要是volatile变量前后的代码仍然存在重排序问题），这点也是在JDK1.5之前的Java中无法安全使用DCL(双锁检测)来实现单例模式的原因。

    原文作者：java锁
    原文地址: https://blog.csdn.net/mumawen/article/details/81087369
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