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单例模式--双重检验锁真的线程安全吗

单例模式--双重检验锁真的线程安全吗

作者: 程序猿Jeffrey | 来源:发表于2019-02-18 23:59 被阅读5次

    原创-转载请注明出处。

    单例模式是我们最熟悉不过的一种设计模式,用来保证内存中只有一个对象的实例。虽然容易,但里面的坑也有很多,比如双重检验锁模式(double checked locking pattern)真的是线程安全的吗?

    起因

    在对项目进行PMD静态代码检测时,遇到了这样一个问题

    Partially created objects can be returned by the Double Checked Locking pattern when used in Java. An optimizing JRE may assign a reference to the baz variable before it calls the constructor of the object the reference points to.

    Note: With Java 5, you can make Double checked locking work, if you declare the variable to be volatile.

    大概意思是,使用双重检验锁模式,可能会返回一个部分初始化的对象。可能大家有些疑虑,什么是部分初始化的对象,我们下面继续分析

    什么是双重检验锁模式

    
    public static Singleton getSingleton() {
    
        if (instance == null) {                       
    
            synchronized (Singleton.class) {
    
                if (instance == null) {               
    
                    instance = new Singleton();
    
                }
    
            }
    
        }
    
        return instance ;
    
    }
    
    

    我们看到,在同步代码块的内部和外部都判断了instance == null,这时因为,可能会有多个线程同时进入到同步代码块外的if判断中,如果在同步代码块内部不进行判空的话,可能会初始化多个实例。

    问题所在

    这种写法看似完美无缺,但它却是有问题的,或者说它并不担保一定完美无缺。主要原因在于instance = new Singleton();并不是原子性的操作。

    创建一个对象可以分为三部:

    1.分配对象的内存空间

    2.初始化对象

    3.设置instance指向刚分配的内存地址

    当instance指向分配地址时,instance不为空

    但是,2、3部之间,可能会被重排序,造成创建对象顺序变为1-3-2.试想一个场景:

    线程A第一次创建对象Singleton,对象创建顺序为1-3-2;

    当给instance分配完内存后,这时来了一个线程B调用了getSingleton()方法

    这时候进行instance == null的判断,发现instance并不为null。

    但注意这时候instance并没有初始化对象,线程B则会将这个未初始化完成的对象返回。那B线程使用instance时就可能会出现问题,这就是双重检查锁问题所在。

    使用volatile

    对于上述的问题,我们可以通过把instance声明为volatile型来解决

    
    public class Singleton{
    
    private volatile static Singleton instance;
    
    public static Singleton getSingleton() {
    
        if (instance == null) {                       
    
            synchronized (Singleton.class) {
    
                if (instance == null) {               
    
                    instance = new Singleton();
    
                }
    
            }
    
        }
    
        return instance ;
    
    }
    
    }
    
    

    但是必须在JDK5版本以上使用。

    静态内部类

    
    public class Singleton { 
    
        private static class SingletonHolder { 
    
            private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
    
        } 
    
        private Singleton (){} 
    
        public static final Singleton getInstance() { 
    
            return SingletonHolder.INSTANCE;
    
        } 
    
    }
    
    

    这种写法是目前比较推荐的一种写法,采用静态内部类的方式,即实现了懒加载又不会出现线程安全问题。而且减少了synchronized的开销。

    Learn more

    双重检查锁定与延迟初始化

    PMD-DoubleCheckedLocking

    Double-checked locking: Clever, but broken

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