高并发编程-04-线程安全-单例模式详解

单例模式详解

1,编写单例模式

饿汉式:不会存在线程安全的问题

public class Singleton1 {

    private Singleton1(){}

    private static Singleton1 singleton1 = new Singleton1();

    public static Singleton1 getInstance(){

        return singleton1;

    }

}

懒汉式:会存在线程安全的问题,需要进行同步控制

以下的写法存在线程安全,经过之前的学习,应该很容易看出来吧

public class Singleton2 {

private Singleton2(){}

    private static Singleton2 singleton2;

    public static Singleton2 getInstance(){

        if(singleton2 == null){

            singleton2 = new Singleton2();

        }

        return singleton2;

    }

}

验证方式:

可以采用线程池的方式,创建多个线程去获取实例对象,观察获取到的实例对象是否是同一个

2,解决懒汉式的线程安全问题

方法一:给方法加上synchronized即可

方法二:双重检测机制

public static Singleton2 getInstance(){

    if(singleton2 == null){

        synchronized (Singleton2.class) {

            if(singleton2 == null){

                singleton2 = new Singleton2();

            }

        }

     }

     return singleton2;

}

3.2 指令重拍的问题(要注意一个指令重拍的问题,但是无法演示,只能YY。。。。。。)

上述的双重检测机制看似解决了线程安全的问题,但是有一个重要的概念-指令重排,指令重排是指实际执行时,JVM编译器并非一定按照我们预想的顺序去执行,会对指令的执行顺序进行调整,这个时候就可能会出现线程不安全的情况

来,我们好好分析下:

singleton2 = new Singleton2();

会被编译器编译成如下JVM指令:

memory= allocate();//1.分配对象的内存空间

ctorinstance(memory);//2。初始化对象

singleton2 = memory;//3.设置singleton2指向刚分配的内存空间

如果这个时候,经过指令重排后,执行顺序为1,3,2 那么结果会如何?

假设,线程A执行了1,3后,线程B抢到了CPU资源,此时线程B对于if的判断结果会是false,

但是实际返回的是一个没有完成初始化的对象。

4,解决指令重排的问题-volatile

private volatile static Singleton2 singleton2;

使用volatile就可以解决这个问题,可以保证执行的指令顺序始终按照我们预想的1,2,3来走

我们一次性把单例说完吧,接下来的实现方式跟多线程是没有关系的

5,静态内部类实现单例模式

使用classLoader的加载机制来实现懒加载

public class Singleton3 {

    private static class Lazy{

        private static final Singleton3 SINGLETON3 = new Singleton3();

    }

    private Singleton3(){}

    public static Singleton3 getInstance(){

        return Lazy.SINGLETON3;

    }

}

解释下,两个关键点:

1,外部无法直接访问静态内部类

2,SINGLETON3对象的初始化时机并不是在单例类加载的时候,而是外界调用getInstance方法的时候

所以综上所述,可以保证线程安全

6,终极大招---反射怎么破?

上述讲了这么多的方式,但是通过反射可以将私有的构造方法设置为可访问,然后就可以创建很多不同的对象了

那怎么办?

终极大招,通过枚举

public enum SingletonEnum {

    INSTANCE;

}

有了枚举,JVM会阻止反射获取枚举的私有构造方法

唯一的缺点就是:枚举是立即加载的模式

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