java多线程——单例模式
目录
1.概念
2.实现
1.概念
1.1 什么是单例模式
单例模式能保证某个类在程序中只存在唯一一份实例, 而不会创建出多个实例.
这一点在很多场景上都需要。比如 JDBC 中的 DataSource 实例就只需要一个
1.2 单例模式分类
单例模式具体的实现方式, 分成 "饿汉" 和 "懒汉" 两种.
所谓”饿汉“模式,就是指程序启动则立刻创建实例,可以形象理解为”饿汉“迫不及待想要吃饭(创建实例)。但不管是否使用都创建对象可能会浪费内存,但是线程安全。
而”懒汉“模式,则是程序启动时不着急创建实例,等到真正使用时再创建,就好像”懒汉“只有在一件事真正需要被做时他才去做,绝对不可能提前。减少了资源浪费,线程不安全,但可以通过加锁来实现线程安全。
2.实现
2.1 饿汉模式
class Singleton{private static Singleton instance=new Singleton();//静态成员表示实例private Singleton(){};//构造方法私有化public static Singleton getInstance(){return instance;};
}
这里我们通过静态成员表示实例(唯一性)+构造方法私有化(堵住new创建新实例的口子)从而实现了单例模式。当Singleton类被加载时就会执行此处实例化操作,突出了”饿汉“的特点,非常急迫。那么段代码在多线程的情况下会存在线程安全问题吗?答案是不会,因为类加载的方式是按需加载,且只加载一次。
2.2 懒汉模式-单线程版
class Singleton{private static Singleton instance=null();//不立刻创建实例private Singleton(){};//私有化构造方法public static Singleton getInstance(){if(instance==null){instance=new Singleton();}return instance;}
}
这个单例模式的代码放在单线程情况下是完全没有问题的,但是假如在多线程的状态下:
线程安全问题发生在首次创建实例时. 如果在多个线程中同时调用 getInstance 方法, 就可能导致 创建出多个实例.
一旦实例已经创建好了, 后面再多线程环境调用 getInstance 就不再有线程安全问题了(不再修改 instance 了)
所以我们需要进行加锁操作来解决这个问题。
2.3 懒汉模式-多线程版
class Singleton{private static Singleton instance=null;//不立刻创建实例private Singleton(){};//私有化构造方法public synchronized static Singleton getInstance(){if(instance==null){instance=new Singleton();}return instance;}
}
2.4 懒汉模式-多线程版(改进)
我们仔细观察上面的代码,可以发现一些改进的空间。加锁 / 解锁是一件开销比较高的事情. 而懒汉模式的线程不安全只是发生在首次创建实例的时候. 因此后续使用的时候, 不必再进行加锁了。其次 由于可能有多个线程来尝试获取我们的实例,jvm可能会对此进行优化产生内存可见性问题(只是可能),所以我们保守起见还是应该加上volatile关键字。
于是我们得到以下改进方案:
1.加锁
2.双重if判断
3.volatile
class Singleton{private static Singleton instance=null;//不立刻创建实例private Singleton(){};//私有化构造方法public static Singleton getInstance(){if(instance==null){synchronized (Singleton.class){//类名.class返回的是一个class对象if(instance==null){instance=new Singleton();}}}return instance;}
}
这里我们需要着重理解一下双重if的意思,最外层的if是判断当前前是否已经把 instance 实例创建出来了。如果已经创建就不需要加锁了。当多线程首次调用 getInstance, 大家可能都发现 instance 为 null, 于是又继续往下执行来竞争锁, 其中竞争成功的线程, 再完成创建实例的操作。当这个实例创建完成后,其他竞争的线程就被里层的if挡住了,不会继续创建其他实例。最后就是加上volatile修饰,防止出现内存可见性问题。
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