单例模式你们并不陌生,也都知道它分为何懒汉式、饿汉式之类的。可是你对单例模式的理解足够透彻吗?今天我带你们一块儿来看看我眼中的单例,可能会跟你的认识有所不一样。java
下面是一个简单的小实例:安全
很容易看出,上面这段代码在多线程的状况下是不安全的,当两个线程进入if (instance == null)时,两个线程都判断instance为空,接下来就会获得两个实例了。这不是咱们想要的单例。多线程
接下来咱们用加锁的方式来实现互斥,从而保证单例的实现。jvm
加上synchronized后确实保证了线程安全,可是这样就是最好的方法吗?很显然它不是,由于这样一来每次调用getInstance()方法是都会被加锁,而咱们只须要在第一次调用getInstance()的时候加锁就能够了。这显然影响了咱们程序的性能。咱们继续寻找更好的方法。函数
通过分析发现,只须要保证instance = new Singleton()是线程互斥就能够保证线程安全,因此就有了下面这个版本:性能
此次看起来既解决了线程安全问题,又不至于每次调用getInstance()都会加锁致使下降性能。看起来是一个完美的解决方案,事实上是这样的吗?ui
很遗憾,事实并不是咱们想的那么完美。java平台内存模型中有一个叫“无序写”(out-of-order writes)的机制。正是这个机制致使了双重检查加锁方法的失效。这个问题的关键在上面代码上的第5行:instance = new Singleton(); 这行其实作了两个事情:一、调用构造方法,建立了一个实例。二、把这个实例赋值给instance这个实例变量。可问题就是,这两步jvm是不保证顺序的。也就是说。可能在调用构造方法以前,instance已经被设置为非空了。下面咱们一块儿来分析一下:spa
假设有两个线程A、B.net
一、线程A进入getInstance()方法。线程
二、由于此时instance为空,因此线程A进入synchronized块。
三、线程A执行 instance = new Singleton(); 把实例变量instance设置成了非空。(注意,是在调用构造方法以前。)
四、线程A退出,线程B进入。
五、线程B检查instance是否为空,此时不为空(第三步的时候被线程A设置成了非空)。线程B返回instance的引用。(问题出现了,这时instance的引用并非Singleton的实例,由于没有调用构造方法。)
六、线程B退出,线程A进入。
七、线程A继续调用构造方法,完成instance的初始化,再返回。
难道就没有一个好方法了吗?好的方法确定是有的,咱们继续探索!
一、线程A进入getInstance()方法。
二、由于instance是空的 ,因此线程A进入位置//1的第一个synchronized块。
三、线程A执行位置//2的代码,把instance赋值给本地变量temp。instance为空,因此temp也为空。
四、由于temp为空,因此线程A进入位置//3的第二个synchronized块。(后来想一想这个锁有点多余)
五、线程A执行位置//4的代码,把temp设置成非空,但尚未调用构造方法!(“无序写”问题)
六、若是线程A阻塞,线程B进入getInstance()方法。
七、由于instance为空,因此线程B试图进入第一个synchronized块。但因为线程A已经在里面了。因此没法进入。线程B阻塞。
八、线程A激活,继续执行位置//4的代码。调用构造方法。生成实例。
九、将temp的实例引用赋值给instance。退出两个synchronized块。返回实例。
十、线程B激活,进入第一个synchronized块。
十一、线程B执行位置//2的代码,把instance实例赋值给temp本地变量。
十二、线程B判断本地变量temp不为空,因此跳过if块。返回instance实例。
到此为止,上面的问题咱们是解决了,可是咱们忽然发现为了解决线程安全问题,但给人的感受就像身上缠了不少毛线.... 乱糟糟的,因此咱们要精简一下:
看到上面的代码,瞬间以为这个世界清静了。不过这种方式采用的是饿汉式的方法,就是预先声明Singleton对象,这样带来的一个缺点就是:若是构造的单例很大,构造完又迟迟不使用,会致使资源浪费。
到底有没有完美的方法呢?继续看:
懒汉式(避免上面的资源浪费)、线程安全、代码简单。由于java机制规定,内部类SingletonHolder只有在getInstance()方法第一次调用的时候才会被加载(实现了lazy),并且其加载过程是线程安全的(实现线程安全)。内部类加载的时候实例化一次instance。
简单说一下上面提到的无序写,这是jvm的特性,好比声明两个变量,String a; String b; jvm可能先加载a也可能先加载b。同理,instance = new Singleton();可能在调用Singleton的构造函数以前就把instance置成了非空。这是不少人会有疑问,说尚未实例化出Singleton的一个对象,那么instance怎么就变成非空了呢?它的值如今是什么呢?想了解这个问题就要明白instance = new Singleton();这句话是怎么执行的,下面用一段伪代码向你们解释一下:
因而可知当一个线程执行到instance = mem; 时instance已为非空,若是此时另外一个线程进入程序判断instance为非空,那么直接就跳转到return instance;而此时Singleton的构造方法还未调用instance,如今的值为allocate();返回的内存对象。因此第二个线程获得的不是Singleton的一个对象,而是一个内存对象。