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java通过双重检测或枚举类实现线程安全单例(懒汉模式)

2019年01月04日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

双重检测实现

/**
 * 懒汉模式->双重同步锁单例模式
 */
public class singletonexample5 {

    private singletonexample5() {
    }

    //volatile + 双重检测机制 -> 禁止指令重排序
    private static volatile singletonexample5 instance = null;

    /**
     * synchronized导致性能开销增加
     */
    private static singletonexample5 getinstance() {
        if (null == instance) { //双重检测机制
            synchronized (singletonexample5.class) {    //同步锁
                if (null == instance) {
                    instance = new singletonexample5();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

上述为经典的双重检测实现java单例类.
需要注意，如果单例实体instance未被volatile修饰，则双重检测的实现方式线程不安全.

从逻辑上，双重检测是正确的，但这是建立在cpu或者jvm未对指令进行重排序操作.
将java创建对象分为以下三个步骤执行：

  1. 分配对象内存空间；
  2. 初始化对象；
  3. instance指向分配的内存空间.

在实际的操作过程中，可能发生指令重排序，选择可能场景：执行步骤为1、3、2.
假设有a、b两个线程去执行getinstance：

  1. a线程执行完1,3步骤，此时instance非空，但是对象尚未完成初始化操作：
  2. b线程此时访问instance，发现非空，传递给用户使用.
  3. b线程此时拿到的instance实例未完成初始化，后果自行想象.

因此，为了避免cpu或者jvm对指令进行重排序，使用volatile强制避免重排序即可实现线程安全.

tips:getinstance函数可以被synchronized以保证线程安全，但是synchronized在高并发环境下会导致性能损耗严重,因此我们下沉synchronized至函数内部，尽可能缩小同步范围.

枚举类实现

/**
 * 枚举模式：单词调用（需要时构造），线程安全
 */
@slf4j
public class singletonexample7 {

    private singletonexample7() {
    }

    private static singletonexample7 getinstance() {
        return singleton.instance.getinstance();
    }

    private enum singleton {
        instance;

        private singletonexample7 singletonexample7;

        //jvm保证方法只被调用一次
        singleton() {
            try {
                thread.sleep(1000);
            } catch (interruptedexception e) {
                e.printstacktrace();
            }
            log.info("枚举类构造函数运行");
            singletonexample7 = new singletonexample7();
        }

        public singletonexample7 getinstance() {
            return singletonexample7;
        }
    }

    public static void main(string[] args) throws interruptedexception {

        //测试：枚举类实现单例类是否是懒加载
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            log.info("枚举类实现单例");
            thread.sleep(2000);
        }
        system.out.println(getinstance().hashcode());
        system.out.println(getinstance().hashcode());
    }
}

使用枚举类实现线程安全单例，相较于双重检测方式较为简单.
jvm保证枚举类只会被调用一次，构造函数为私有.
此外，实现上述代码可以发现，枚举类实现单例是懒加载模式，只在getinstance时创建并初始化对象.

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