单例模式
回顾一下，单线程下的单例模式代码
饿汉式
public class sington(){
public final static INSTANCE = new singleton();
private singleton(){}
}
第二种：jdk1.5之后用枚举类型
枚举类型：表示该类型的对象是有限的几个
我们可以限定为1个，就称了单例
public enum Singleto{
INSTANCE
}
第三种静态代码块
public class Singleton{
public final static INSTANCE;
static{
INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton(){}
}
懒汉式构造器私有化
用一个静态变量保存这个唯一实例
提供一个静态方法，获取这个实例
public class Singleton{
private static Singleton INSTANCE;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
if(instance==null){
INSTANCE = new Singleton();
}
return INSTANCE;
}
}
public class SingletonDemo {
private static SingletonDemo instance = null;
private SingletonDemo () {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是构造方法SingletonDemo");
}
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
return instance;
}
public static void main(String[] args) {
// 这里的 == 是比较内存地址
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
}
}
最后输出结果：
但是在多线程的环境下，我们的单例模式是否还是同一个对象了
public class SingletonDemo {
private static SingletonDemo instance = null;
private SingletonDemo () {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是构造方法SingletonDemo");
}
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
return instance;
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
SingletonDemo.getInstance();
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
从下面的结果我们可以看出，我们通过SingletonDemo.getInstance() 获取到的对象，并不是同一个，而是被下面几个线程都进行了创建，那么在多线程环境下，单例模式如何保证呢？
解决方法一
引入synchronized关键字
public synchronized static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
return instance;
}
输出结果：
我们能够发现，通过引入Synchronized关键字，能够解决高并发环境下的单例模式问题
但是synchronized属于重量级的同步机制，它只允许一个线程同时访问获取实例的方法，但是为了保证数据一致性，而减低了并发性，因此采用的比较少
解决方法二
通过引入DCL Double Check Lock双端检锁机制
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
// 同步代码段的时候，进行检测
synchronized (SingletonDemo.class) {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
}
}
return instance;
}
最后输出的结果为：
从输出结果来看，确实能够保证单例模式的正确性，但是上面的方法还是存在问题的
DCL（双端检锁）机制不一定是线程安全的，原因是有指令重排的存在，加入volatile可以禁止指令重排
原因是在某一个线程执行到第一次检测的时候，读取到 instance 不为null，instance的引用对象可能没有完成实例化。因为 instance = new SingletonDemo()；可以分为以下三步进行完成：
但是我们通过上面的三个步骤，能够发现，步骤2 和 步骤3之间不存在 数据依赖关系，而且无论重排前 还是重排后，程序的执行结果在单线程中并没有改变，因此这种重排优化是允许的。
这样就会造成什么问题呢？
也就是当我们执行到重排后的步骤2，试图获取instance的时候，会得到null，因为对象的初始化还没有完成，而是在重排后的步骤3才完成，因此执行单例模式的代码时候，就会重新在创建一个instance实例
指令重排只会保证串行语义的执行一致性（单线程），但并不会关系多线程间的语义一致性
所以当一条线程访问instance不为null时，由于instance实例未必已初始化完成，这就造成了线程安全的问题
所以需要引入volatile，来保证出现指令重排的问题，从而保证单例模式的线程安全性
private static volatile SingletonDemo instance = null;
最终代码
public class SingletonDemo {
private static volatile SingletonDemo instance = null;
private SingletonDemo () {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是构造方法SingletonDemo");
}
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
// a 双重检查加锁多线程情况下会出现某个线程虽然这里已经为空，但是另外一个线程已经执行到d处
synchronized (SingletonDemo.class) //b
{
//c不加volitale关键字的话有可能会出现尚未完全初始化就获取到的情况。原因是内存模型允许无序写入
if(instance == null) {
// d 此时才开始初始化
instance = new SingletonDemo();
}
}
}
return instance;
}
public static void main(String[] args) {
// // 这里的 == 是比较内存地址
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
SingletonDemo.getInstance();
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
