如何保证单例模式在多线程中的线程安全性
对大数据、分布式、高并发等知识的学习必须要有多线程的基础。这里讨论一下如何在多线程的情况下设计单例模式。在23中设计模式中单例模式是比较常见的，在非多线程的情况下写单例模式，考虑的东西会很少，但是如果将多线程和单例模式结合起来，考虑的事情就变多了，如果使用不当（特别是在生成环境中）就会造成严重的后果。所以如何使单例模式在多线程中是安全的显得尤为重要，下面介绍各个方式的优缺点以及可用性：
1.立即加载（饿汉模式）
立即加载模式就是在调用getInstance()方法前，实例就被创建了，例：
public class MyObject {
// 立即加载方式 ==饿汉模式
private static MyObject myObject=new MyObject();
private MyObject(){
}
public static MyObject getInstance(){
return myObject;
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class MyThread extends Thread{
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}
------------------------------------------------------------------
public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyThread t1=new MyThread();
MyThread t2=new MyThread();
MyThread t3=new MyThread();
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
控制台打印：
714682869
714682869
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控制台打印出3个相同的hashCode，说明只有一个对象，这就是立即加载的单例模式。但是这种模式有一个缺点，就是不能有其他的实例变量，因为getInstance()方法没有同步，所以可能出现非线程安全问题。
2.延迟加载（懒汉模式）
延迟加载就是在getInstance()方法中创建实例，例：
public class MyObject {
private static MyObject myObject;
private MyObject(){
}
public static MyObject getInstance(){
// 延迟加载
if(myObject!=null){
}else{
myObject=new MyObject();
}
return myObject;
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class MyThread extends Thread{
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyThread t1=new MyThread();
t1.start();
}
}
控制台打印：
1701381926
控制台打印出一个实例。缺点：在多线程的环境中，就会出现取多个实例的情况，与单例模式的初衷相背离。所以在多线程的环境中，此实例代码是错误的。
3.延迟加载中使用synchronized修饰方法
public class MyObject {
private static MyObject myObject;
private MyObject(){
}
synchronized public static MyObject getInstance(){
try {
if(myObject!=null){
}else{
Thread.sleep(3000);
myObject=new MyObject();
}
} catch (InterruptedException e) {
// TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}
return myObject;
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class MyThread extends Thread{
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyThread t1=new MyThread();
MyThread t2=new MyThread();
MyThread t3=new MyThread();
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
控制台打印：
1069480624
1069480624
1069480624
虽然得到了相同的实例，但是我们知道synchronized是同步的，一个线程必须等待另一个线程释放锁之后才能执行，影响了效率。
4.延迟加载中使用同步代码块，对类加锁
public class MyObject {
private static MyObject myObject;
private MyObject(){
}
public static MyObject getInstance(){
try {
synchronized(MyObject.class){
if(myObject!=null){
}else{
Thread.sleep(3000);
myObject=new MyObject();
}
}
} catch (InterruptedException e) {
// TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}
return myObject;
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class MyThread extends Thread {
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyThread t1=new MyThread();
MyThread t2=new MyThread();
MyThread t3=new MyThread();
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
控制台打印：
1743911840
1743911840
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此代码虽然是正确的，但getInstance()方法里的代码都是同步的了，其实也和第三种方式一样会降低效率
5.使用DCL双检查锁机制
DCL双检查锁机制即使用volatile关键字（使变量在多个线程中可见）修改对象和synchronized代码块
public class MyObject {
private volatile static MyObject myObject;
private MyObject(){
}
public static MyObject getInstance(){
try {
if(myObject!=null){
}else{
Thread.sleep(3000);
synchronized(MyObject.class){
if(myObject==null){
myObject=new MyObject();
}
}
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
// TODO: handle exception
}
return myObject;
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class MyThread extends Thread {
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyThread t1=new MyThread();
MyThread t2=new MyThread();
MyThread t3=new MyThread();
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
控制台打印：
798941612
798941612
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使用DCL双检查锁机制，成功解决了延迟加载模式中遇到的多线程问题，实现了线程安全。其实大多数多线程结合单例模式情况下使用DCL是一种好的解决方案。
6.使用静态内置类实现单例模式
public class MyObject {
// 内部类方式
private static class MyObjectHandler{
private static MyObject myObject=new MyObject();
}
private MyObject(){
}
public static MyObject getInstance(){
return MyObjectHandler.myObject;
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class MyThread extends Thread {
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyThread t1=new MyThread();
MyThread t2=new MyThread();
MyThread t3=new MyThread();
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
控制台打印：
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1743911840
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使用静态内置类可以解决多线程中单例模式的非线程安全的问题，实现线程安全，但是如果对象是序列化的就无法达到效果了。
7.序列化与反序列化的单例模式
需要readResolve方法
public class MyObject implements Serializable{
private static final long serialVersionUID=888L;
// 内部类
private static class MyObjectHandler{
private static final MyObject myObject=new MyObject();
}
private MyObject(){
}
public static MyObject getInstance(){
return MyObjectHandler.myObject;
}
protected Object readResolve() throws ObjectStreamException {
System.out.println("调用了readResolve方法");
return MyObjectHandler.myObject;
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class SaveAndRead {
public static void main(String[] args) {
try {
MyObject myObject=MyObject.getInstance();
FileOutputStream fosRef=new FileOutputStream(new File("myObjectFile.txt"));
ObjectOutputStream oosRef=new ObjectOutputStream(fosRef);
oosRef.writeObject(myObject);
oosRef.close();
fosRef.close();
System.out.println(myObject.hashCode());
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO: handle exception
} catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
try {
FileInputStream fisRef=new FileInputStream(new File("myObjectFile.txt"));
ObjectInputStream iosRef=new ObjectInputStream(fisRef);
MyObject myObject=(MyObject) iosRef.readObject();
iosRef.close();
fisRef.close();
System.out.println(myObject.hashCode());
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO: handle exception
} catch(IOException e){
e.printStackTrace();
} catch(ClassNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
控制台打印：
1988716027
调用了readResolve方法
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调用了readResolve方法后就是单例了，如果我们注释掉readResolve方法，
控制台打印：
977199748
536468534
8.使用static代码块实现单例模式
public class MyObject {
private static MyObject instance=null;
private MyObject(){
}
static {
instance=new MyObject();
}
public static MyObject getInstance(){
return instance;
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class MyThread extends Thread{
public void run(){
for (int i = 0; i <5; i++) {
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}
}
-------------------------------------------------------------------
public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyThread t1=new MyThread();
MyThread t2=new MyThread();
MyThread t3=new MyThread();
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
控制台打印：
798941612
798941612
798941612