扩展篇之单例以及双重检测的缺陷
定义:整个系统只允许存在一个实例
首先 我们一般都这样
public class Singleton {
private static Singleton instance;
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
但这样在多线程时会存在问题
多个线程同时运行到if (instance == null)，都判断为null，那么两个线程就各自会创建一个实例。
所以改进之后如下
public class Singleton {
private static Singleton instance;
public static Singleton getInstance() {
if (null == instance) {
synchronized (Singleton.class){
if(null == instance){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
我们加了把锁,当然也可以加在方法上,但避免锁竞争太过激烈,一般都会较小锁的粒度,所以我们使用了代码块。这也是传说中的双重检查。
但双重检查依然有个缺陷
为什么呢？这要说到我们java对象的创建过程了,分三步。
1.分配内存空间
2.初始化对象
3.将内存空间的地址赋值给对应的引用
但由于重排序(可以简单理解为只保证结果一致,但过程顺序不保证,主要为了优化运行效率)的存在,2和3会进行重排序。
所以会变成如下
1.分配内存空间
2.将内存空间的地址赋值给对应的引用
3.初始化对象
这个时候代码里的第二个判空就会出现问题,instance!=null,但实际上这个对象还是没有被初始化的。如图
image.png
所以这里有两种解决方案
①既然是重排序引起的,那我们就禁止重排序,修改如下
public class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
public static Singleton getInstance() {
if (null == instance) {
synchronized (Singleton.class){
if(null == instance){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
private static volatile Singleton instance;
我们使用了volatile 关键字来禁止了重排序
②运行线程A内,2和3的重排序,但不能让其它线程看到这个重排序。即B也就不会直接访问初始化对象了。
怎么做呢？我们先看下ClassLoader下面的
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
c = findClass(name);
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
synchronized (getClassLoadingLock(name))
即JVM在类初始化阶段就会获取一个锁,可以保证初始化instance时只有一个线程.
所以修改如下
public class Singleton {
private static final Singleton instance = new Singleton();
public Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
当然这种方式,会在JVM进行类加载的时候就会进行初始化,我们想要的是只有调用getInstance方法的时候才会进行初始化.
怎么改呢?再加一个静态内部类呗
public class Singleton {
private static class SingletonHolder{
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
public Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}
SingletonHolder是一个内部类，只在外部类的Singleton的getInstance()中被使用，所以它被加载的时机也就是在getInstance()方法第一次被调用的时候。
当然,这些都会被反射破坏.还有的单例是用枚举来做的。
public enum SingleInstance {
INSTANCE;
public void fun1() {
// do something
}
}
SingleInstance.INSTANCE.fun1();
