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单例设计模式

单例设计模式

作者: T_log | 来源:发表于2018-06-21 18:27 被阅读27次

    从今天开始,慢慢的探索设计,为什么突然会想起设计模式

    1. 不论在看AQS还是spring的源码时,都需要对设计模式有一定的了解
    2. 23中设计模式,不是一下子就完全OK的,目前的想法每天或者每两三天看一个,并写一个demo

    懒汉模式

    /**
     * @description : Singleton
     * @author : zhubing.ji
     * @date : 2018/6/21 下午12:41
     */
    public class Singleton {
        /**
         * 单例设计模式中的懒汉模式
         */
        //1、单例对象是私有的-其他对象无法直接获取,静态的,本类中可以静态访问
        private static Singleton singleton;
    
        //2、构造器私有,外部无法new
        private Singleton() {
    
        }
    
        //3、对外提供静态方法,可以获取单例对象
        public static Singleton getInstance(){
            if (singleton == null) {
                return new Singleton();
            }
            return singleton;
        }
    }
    

    以上中的懒汉模式有什么问题

    1. 很显然,多线程情况下,非线程安全的
    2. 怎搞?简单的加锁?
        /**
         * 在方法上加锁,完全可以解决问题,但是synchronized锁会严重影响程序的性能
         */
        public synchronized static Singleton getInstance(){
            if (singleton == null) {
                return new Singleton();
            }
            return singleton;
        }
    

    采用DCL(Double Check Lock)双重检查模式

    如果singleton不为空,则不会存在获取锁和释放锁的步骤,直接返回。不会影响性能
    如果singleton为空,则需要进入锁的临界区,获取锁,然后进行对象的创建
    JVM在遇到new指令时,会在Java堆上创建该类的实例对象,操作步骤为:
    1. 为该对象分配内存空间
    2. 将对象进行初始化
    3. 将对象在Java堆中的地址赋值给引用该对象的变量

    1. 那么问题来了,JVM在程序运行期间,在不影响程序运行结果的情况下(单线程),会对指令进行重排序,而指令重排序在多线程情况下,则可能会出现和预期结果不一致的情况
    2. 针对3中的创建对象步骤,1是不会改变的,而2和3,也就是初始化和为引用赋值的时候可能会重排序
      • 如果线程1在创建对象时,第二步是将地址赋值了单例中的引用,但是还没有进行初始化
      • 这个时候线程2进入,发现对象已经存在,则直接使用未经初始化的对象。终于找到问题了
    public static Singleton getInstance() {
            if (singleton == null) {
                synchronized (Singleton.class) {
                    return new Singleton();
                }
            }
            return singleton;
        }
    

    问题的解决方法

    • 基于volatile解决上述线程安全问题,因为volatile可以禁止指令重排序,则不会发生创建对象的时候第二步和第三步重排序的情况
    • 基于类加载的时候创建对象。不管几个线程创建对象,同一个类的类加载器是是确定的,最终使用的都是同一个类加载器所以不会出现线程安全问题
         * 单例设计模式中的懒汉模式
         */
        //1、单例对象是私有的成员变量-其他对象无法直接获取,静态的成员变量在本类中可以静态条件访问
        private static volatile Singleton singleton;
    
        //2、构造器私有,外部无法通过new关键字创建对象
        private Singleton() {
    
        }
    
        /**
         * 在方法上加锁,完全可以解决问题,但是synchronized锁会严重影响程序的性能
         */
        public static Singleton getInstance() {
            if (singleton == null) {
                synchronized (Singleton.class) {
                    return new Singleton();
                }
            }
            return singleton;
        }
    

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