单例模式双检锁 volatile 详解

前言

单例模式在平时算比较常见,有关java单例模式的写法有很多种,在这里分析一种比较好的写法。

代码

public class Test {
    private volatile static Test instance;

    private Test() {

    }

    public static Test getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Test.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Test();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

解析

  • 第一个注意点:使用私有的构造函数,确保正常情况下该类不能被外部初始化(非正常情况比如通过反射初始化,一般使用反射之后单例模式也就失去效果了)。
  • 第二个注意点:getInstance方法中第一个判空条件,逻辑上是可以去除的,去除之后并不影响单例的正确性,但是去除之后效率低。因为去掉之后,不管instance是否已经初始化,都会进行synchronized操作,而synchronized是一个重操作消耗性能。加上之后,如果已经初始化直接返回结果,不会进行synchronized操作。
  • 第三个注意点:加上synchronized是为了防止多个线程同时调用getInstance方法时,各初始化instance一遍的并发问题。
  • 第四个注意点:getInstance方法中的第二个判空条件是不可以去除,如果去除了,并且刚好有两个线程a和b都通过了第一个判空条件。此时假设a先获得锁,进入synchronized的代码块,初始化instance,a释放锁。接着b获得锁,进入synchronized的代码块,也直接初始化instance,instance被初始化多遍不符合单例模式的要求~。加上第二个判空条件之后,b获得锁进入synchronized的代码块,此时instance不为空,不执行初始化操作。
  • 第五个注意点:instance的声明有一个voliate关键字,如果不用该关键字,有可能会出现异常。因为instance = new Test();并不是一个原子操作,会被编译成三条指令,如下所示。
    1.给Test的实例分配内存 2.初始化Test的构造器 3.将instance对象指向分配的内存空间(注意 此时instance就不为空)
    然后咧,java会指令重排序,JVM根据处理器的特性,充分利用多级缓存,多核等进行适当的指令重排序,使程序在保证业务运行的同时,充分利用CPU的执行特点,最大的发挥机器的性能!简单来说就是jvm执行上面三条指令的时候,不一定是1-2-3这样执行,有可能是1-3-2这样执行。如果jvm是按照1-3-2来执行的话,当1-3执行完2还没执行的时候,如果另外一个线程调用getInstance(),因为3执行了此时instance不为空,直接返回instance。问题是2还没执行,此时instance相当于什么都没有,肯定是有问题的。然后咧,voliate有一个特性就是禁止指令重排序,上面的三条指令是按照1-2-3执行的,这样就没有问题了。

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