轉(zhuǎn)載自?永遠(yuǎn)愛大家的 程序員小灰

—————? 第二天? —————

單例模式第一版：

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public?class?Singleton?{ ????private?Singleton()?{}??//私有構(gòu)造函數(shù) ????private?static?Singleton?instance?=?null;??//單例對象 ????//靜態(tài)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(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

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

2、instance是Singleton類的靜態(tài)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(qū)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(gòu)建，則構(gòu)建單例對象并返回。這個(gè)寫法屬于單例模式當(dāng)中的懶漢模式。

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

這兩個(gè)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(shè)Singleton類剛剛被初始化，instance對象還是空，這時(shí)候兩個(gè)線程同時(shí)訪問getInstance方法：

因?yàn)镮nstance是空，所以兩個(gè)線程同時(shí)通過了條件判斷，開始執(zhí)行new操作：

這樣一來，顯然instance被構(gòu)建了兩次。讓我們對代碼做一下修改：

單例模式第二版：

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

為什么這樣寫呢？我們來解釋幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

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

2、進(jìn)入Synchronized?臨界區(qū)以后，還要再做一次判空。因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)線程同時(shí)訪問的時(shí)候，線程A構(gòu)建完對象，線程B也已經(jīng)通過了最初的判空驗(yàn)證，不做第二次判空的話，線程B還是會再次構(gòu)建instance對象。

像這樣兩次判空的機(jī)制叫做雙重檢測機(jī)制。

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假設(shè)這樣的場景，當(dāng)兩個(gè)線程一先一后訪問getInstance方法的時(shí)候，當(dāng)A線程正在構(gòu)建對象，B線程剛剛進(jìn)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(gòu)建，線程B執(zhí)行 if（instance == null）的時(shí)候得到false；要么Instance已經(jīng)被線程A構(gòu)建完成，線程B執(zhí)行 if（instance == null）的時(shí)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(nèi)存空間?

ctorInstance(memory);? //2：初始化對象?

instance =memory;? ? ?//3：設(shè)置instance指向剛分配的內(nèi)存地址?

但是這些指令順序并非一成不變，有可能會經(jīng)過JVM和CPU的優(yōu)化，指令重排成下面的順序：

memory =allocate();? ? //1：分配對象的內(nèi)存空間?

instance =memory;? ? ?//3：設(shè)置instance指向剛分配的內(nèi)存地址?

ctorInstance(memory);? //2：初始化對象?

當(dāng)線程A執(zhí)行完1,3,時(shí)，instance對象還未完成初始化，但已經(jīng)不再指向null。此時(shí)如果線程B搶占到CPU資源，執(zhí)行??if（instance == null）的結(jié)果會是false，從而返回一個(gè)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(gè)修飾符volatile。

單例模式第三版：

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public?class?Singleton?{ ????private?Singleton()?{}??//私有構(gòu)造函數(shù) ???private?volatile?static?Singleton?instance?=?null;??//單例對象 ???//靜態(tài)工廠方法 ???public?static?Singleton?getInstance()?{ ???????if?(instance?==?null)?{??????//雙重檢測機(jī)制 ???????synchronized?(this){??//同步鎖 ?????????if?(instance?==?null)?{?????//雙重檢測機(jī)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(jīng)過volatile的修飾，當(dāng)線程A執(zhí)行instance = new Singleton的時(shí)候，JVM執(zhí)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(nèi)存空間?

ctorInstance(memory);? //2：初始化對象?

instance =memory;? ? ?//3：設(shè)置instance指向剛分配的內(nèi)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(gè)初始化完畢的Instance，而不會出現(xiàn)某個(gè)中間態(tài)，保證了安全。

幾點(diǎn)說明：

1、volatile關(guān)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(nèi)存中的最新值。有關(guān)volatile的詳細(xì)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(dāng)下的工作，切勿模仿小灰的行為哦。

總結(jié)

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(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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