轉載自?永遠愛大家的 程序員小灰

—————? 第二天? —————

單例模式第一版：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

public?class?Singleton?{ ????private?Singleton()?{}??//私有構造函數 ????private?static?Singleton?instance?=?null;??//單例對象 ????//靜態工廠方法 ????public?static?Singleton?getInstance()?{ ????????if?(instance?==?null)?{ ????????????instance?=?new?Singleton(); ????????} ????????return?instance; ????} }

為什么這樣寫呢？我們來解釋幾個關鍵點：

1、要想讓一個類只能構建一個對象，自然不能讓它隨便去做new操作，因此Signleton的構造方法是私有的。

2、instance是Singleton類的靜態成員，也是我們的單例對象。它的初始值可以寫成Null，也可以寫成new?Singleton()。至于其中的區別后來會做解釋。

3、getInstance是獲取單例對象的方法。

如果單例初始值是null，還未構建，則構建單例對象并返回。這個寫法屬于單例模式當中的懶漢模式。

如果單例對象一開始就被new?Singleton()主動構建，則不再需要判空操作，這種寫法屬于餓漢模式。

這兩個名字很形象：餓漢主動找食物吃，懶漢躺在地上等著人喂。

為什么說剛才的代碼不是線程安全呢？

假設Singleton類剛剛被初始化，instance對象還是空，這時候兩個線程同時訪問getInstance方法：

因為Instance是空，所以兩個線程同時通過了條件判斷，開始執行new操作：

這樣一來，顯然instance被構建了兩次。讓我們對代碼做一下修改：

單例模式第二版：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

public?class?Singleton?{ ????private?Singleton()?{}??//私有構造函數 ???private?static?Singleton?instance?=?null;??//單例對象 ???//靜態工廠方法 ???public?static?Singleton?getInstance()?{ ????????if?(instance?==?null)?{??????//雙重檢測機制 ?????????synchronized?(Singleton.class){??//同步鎖 ???????????if?(instance?==?null)?{?????//雙重檢測機制 ?????????????instance?=?new?Singleton(); ???????????????} ????????????} ?????????} ????????return?instance; ????} }

為什么這樣寫呢？我們來解釋幾個關鍵點：

1、為了防止new Singleton被執行多次，因此在new操作之前加上Synchronized 同步鎖，鎖住整個類（注意，這里不能使用對象鎖）。

2、進入Synchronized?臨界區以后，還要再做一次判空。因為當兩個線程同時訪問的時候，線程A構建完對象，線程B也已經通過了最初的判空驗證，不做第二次判空的話，線程B還是會再次構建instance對象。

像這樣兩次判空的機制叫做雙重檢測機制。

————————————

假設這樣的場景，當兩個線程一先一后訪問getInstance方法的時候，當A線程正在構建對象，B線程剛剛進入方法：

這種情況表面看似沒什么問題，要么Instance還沒被線程A構建，線程B執行 if（instance == null）的時候得到false；要么Instance已經被線程A構建完成，線程B執行 if（instance == null）的時候得到true。

真的如此嗎？答案是否定的。這里涉及到了JVM編譯器的指令重排。

指令重排是什么意思呢？比如java中簡單的一句 instance = new Singleton，會被編譯器編譯成如下JVM指令：

memory =allocate();? ? //1：分配對象的內存空間?

ctorInstance(memory);? //2：初始化對象?

instance =memory;? ? ?//3：設置instance指向剛分配的內存地址?

但是這些指令順序并非一成不變，有可能會經過JVM和CPU的優化，指令重排成下面的順序：

memory =allocate();? ? //1：分配對象的內存空間?

instance =memory;? ? ?//3：設置instance指向剛分配的內存地址?

ctorInstance(memory);? //2：初始化對象?

當線程A執行完1,3,時，instance對象還未完成初始化，但已經不再指向null。此時如果線程B搶占到CPU資源，執行??if（instance == null）的結果會是false，從而返回一個沒有初始化完成的instance對象。如下圖所示：

如何避免這一情況呢？我們需要在instance對象前面增加一個修飾符volatile。

單例模式第三版：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

public?class?Singleton?{ ????private?Singleton()?{}??//私有構造函數 ???private?volatile?static?Singleton?instance?=?null;??//單例對象 ???//靜態工廠方法 ???public?static?Singleton?getInstance()?{ ???????if?(instance?==?null)?{??????//雙重檢測機制 ???????synchronized?(this){??//同步鎖 ?????????if?(instance?==?null)?{?????//雙重檢測機制 ???????????instance?=?new?Singleton(); ?????????????} ??????????} ???????} ???????return?instance; ????} }

The volatile keyword indicates that a value may change between different accesses, it prevents an optimizing compiler from optimizing away subsequent reads or writes and thus incorrectly reusing a stale value or omitting writes.

經過volatile的修飾，當線程A執行instance = new Singleton的時候，JVM執行順序是什么樣？始終保證是下面的順序：

memory =allocate();? ? //1：分配對象的內存空間?

ctorInstance(memory);? //2：初始化對象?

instance =memory;? ? ?//3：設置instance指向剛分配的內存地址?

如此在線程B看來，instance對象的引用要么指向null，要么指向一個初始化完畢的Instance，而不會出現某個中間態，保證了安全。

幾點說明：

1、volatile關鍵字不但可以防止指令重排，也可以保證線程訪問的變量值是主內存中的最新值。有關volatile的詳細原理，我在以后的漫畫中會專門講解。

2、本漫畫純屬娛樂，還請大家盡量珍惜當下的工作，切勿模仿小灰的行為哦。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的漫画：什么是单例设计模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。