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当单例模式遇到多线程

当单例模式遇到多线程

作者: 北方南山 | 来源:发表于2016-09-04 23:55 被阅读936次

    注明:文中内容参考来自书籍《Java多线程编程核心技术》第六章
    1)懒汉模式:以下代码是完全错误的,线程不安全。项目中写的代码大多属于这种情况,当不存在多线程访问时这种方式应该是可取的。

          public static LazySingleton getInstance() {
            try {
                if (Instance != null) {
        
                } else {
                    Thread.sleep(3000);
                    Instance = new LazySingleton();
                }
            } catch (InterruptedException exception) {
                exception.printStackTrace();
            }
            return Instance;
        } 
    

    1.1)针对懒汉模式解决方案1: geInstance声明synchronized关键字 ,整个方法上锁

          但是因为是同步运行,必须等到上一个线程释放锁以后才能继续执行,所以效率低下
          synchronized public static LazySingleton getInstance() {
            try {
                if (Instance != null) {
        
                } else {
                    Thread.sleep(3000);
                    Instance = new LazySingleton();
                }
            } catch (InterruptedException exception) {
                exception.printStackTrace();
            }
            return Instance;
        }
    

    1.2)针对懒汉模式解决方案2: 同步代码块 和方案1一样效率低下

             public static LazySingleton getInstance() {
            try {
                synchronized(LazySingleton.class){
                    if (Instance != null) {
        
                    } else {
                        Thread.sleep(3000);
                        Instance = new LazySingleton();
                    }
                }
                        } catch (InterruptedException exception) {
                exception.printStackTrace();
            }
            return Instance;
        }
    

    1.3)懒汉模式解决方案3: 针对重要代码进行单独同步,然并卵

     public static LazySingleton getInstance() {
            try {
    
                if (Instance != null) {
    
                } else {
                    Thread.sleep(3000);
                    //然并卵,两个不同的线程,仍然会让代码跑到这里,当第一个线程释放锁后,Instance=new LazySingleton()
                    //会再次执行,就出现两个实例对象
                    synchronized (LazySingleton.class) {
                        Instance = new LazySingleton();
                    }
                }
            } catch (InterruptedException exception) {
                exception.printStackTrace();
            }
            return Instance;
        }
    

    1.4)懒汉模式解决方案4:使用DCL双检查锁机制(双重检查Double-Check Locking),大多数多线程结合单例使用的解决方案

    public static LazySingleton getInstance() {
            try {
    
                if (Instance != null) {
    
                } else {
                    Thread.sleep(3000);
                    //既保证了不需要同步代码的异步执行性,有保证了单例效果
                    //书中的同步代码的异步执行性这样的描述没懂???
                    synchronized (LazySingleton.class) {
                        //保证进入这块代码是异步,如果已经实例化,则不再执行初始化代码
                        if (Instance==null) {
                            Instance = new LazySingleton(); 
                        }               
                    }
                }
            } catch (InterruptedException exception) {
                exception.printStackTrace();
            }
            return Instance;
        }
    

    2)饿汉模式:书中说getInstance()没有同步 存在线程安全问题,但是在getInstance加了线程休眠,依然hasCode输出一致,所以还没想明白。

    public class HungrySingleton implements Serializable{
        /**
         * 不能有其他实例变量
         */
        private static HungrySingleton Instance = new HungrySingleton();
        public static HungrySingleton getInstance() {
            try {
                Thread.sleep(3000); 
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            
            }       
            return Instance;
        }
    }
    

    3)静态内置类实现单例模式

    public class StaticInnerSingleton {
    
        /*
         * 静态内之类实现单例模式
         */
        private static class SingletonObject {
            private static StaticInnerSingleton Instance = new StaticInnerSingleton();
        }
    
        private String content;
    
        private StaticInnerSingleton() {
        }
    
        public static StaticInnerSingleton getInstance(String content) {
            SingletonObject.Instance.setContent(content);
            return SingletonObject.Instance;
        }
    
        public String getContent() {
            return content;
        }
    
        public void setContent(String content) {
            this.content = content;
        }
    
        @Override
        public int hashCode() {
            // TODO Auto-generated method stub
            System.out.println(String.valueOf(super.hashCode()) + ": " + this.content);
            return super.hashCode();
        }
    
    }
    
    1. 序列化和反序列化的单例模式实现:书中代码是反序列化增加了readResolve 的实现。但是书中是用的protected 关键字修饰,然并卵。然后网址搜索了一篇文章,换成private修饰OK。附上链接[http://www.cnblogs.com/kakafra/archive/2012/10/26/2740436.html]
    public class SeriealSingleton implements Serializable{
    
        private static final long serialVersionUID = -4994911035515393248L;
    
        private static class SingletonObject{
            private static final SeriealSingleton Instance = new SeriealSingleton();
        }
        private SeriealSingleton() {
            // TODO Auto-generated constructor stub
        }
        
        public static SeriealSingleton getInstance(){
            return SingletonObject.Instance;
        }
        
        //如果这段代码注释掉,则还是多例 ,书中代码是用protected 修饰这个代码,还是多例模式
        //网上搜到这边文章http://www.cnblogs.com/kakafra/archive/2012/10/26/2740436.html
        //改为private 就是单例了。
        private Object readResolve() throws ObjectStreamException{
            System.out.println("调用了readResolve方法");
            return SingletonObject.Instance;
        }
        
    }
    
    1. static代码块实现单例模式
    public class StaticBlockSingleton {
        private static StaticBlockSingleton Instance = null;
    
        private StaticBlockSingleton() {
    
        }
        /*
         * 静态代码块在使用来的时候已经执行
         */
        static{
            Instance = new StaticBlockSingleton();
        }
        
        public static StaticBlockSingleton getInstance() {
            return Instance;
        }
    }
    
    1. enum枚举数据类型实现单例模式:应该很少会这样写吧。
    public enum EnumSingleton {
        connectionFactory;
        private Connection connection;
        /*
         * 枚举enum和静态代码块特性相似,使用枚举时,构造方法会被自动调用
         * 但是却暴漏了枚举类,违反职责单一原则
         * EnumBetterSingleton
         */
        private EnumSingleton() {
            try {
                System.out.println("Enum Singleton Contructor");
                String url = "jdbc:sqlserver://";
                String username = "sa";
                String password = "";
                String driverName = "com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDriver";
                Class.forName(driverName);
                connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        
        public Connection getConnection(){
            return connection;
        }
    }
    
    

    enum枚举数据类型实现单例模式更好的实现方式:

    public class EnumBetterSingleton {
        public enum SelfEnumSingleton {
            connectionFactory;
            private Connection connection;
            private SelfEnumSingleton() {
                try {
                    System.out.println("Enum Singleton Contructor");
                    String url = "jdbc:sqlserver://";
                    String username = "sa";
                    String password = "";
                    String driverName = "com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDriver";
                    Class.forName(driverName);
                    connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            public Connection getConnection(){
                return connection;
            }
        }
        
        public static Connection getConnection(){
            return SelfEnumSingleton.connectionFactory.getConnection();
        }
    }
    

    综上,关于单例模式总结结束。
    源码地址:[https://github.com/chaozaiai/JavaTrain/tree/master/javamultithreading/chapter06]

    本文做一下补充1:
    书上的DCL双重检查所机制是正确的,因为书中增加了volatile关键字,保证了instance = new SingletonClass() 在java jdk 5 版本及更新的版本,这句代码不会被重排序,这样的DCL是有效的。因为看了一篇文章,讲无用的DCL。却没有仔细对比书中的源码和文章中的不同。文中最后提到的其中一种方案就是加volatile关键字。只是《Java多线程编程核心技术》并没有强调volatile的重要性。《Java并发编程的艺术》第三章3.8节更细致的讲到了这个问题。

    http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html

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