Java【多线程】单例模式

单例模式

饿汉模式

懒汉模式

懒汉模式-多线程版

单例模式

单例模式是一种设计模式

设计模式相当于棋谱

棋谱，大佬把一些对局整个推演过程，写出来

设计模式，是属于程序员的棋谱

单例模式（单个实例/对象），就是设计模式中一种非常典型的模式，也是比较简当的模式，还是校招中最容易被考到的设计模式

强制要求某个类某个程序中只有唯一一个实例

（不允许创建多个实例，不允许new多次）

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

单例模式具体的实现⽅式有很多. 最常⻅的是 "饿汉" 和 "懒汉" 两种.

饿汉模式

类加载的同时, 创建实例.

java 复制代码

class Singleton{
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){};
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

静态成员的初始化，是在类加载的阶段触发的

类加载往往就是在程序一启动就会触发

后续统一通过getInstance这个方法类获取这里的实例

构造方法使用private

单例模式的点睛之笔

在类外面进行new操作都会编译失败

懒汉模式

类加载的时候不创建实例. 第⼀次使⽤的时候才创建实例.

其实上述懒汉/饿汉模式存在缺陷
这两个版本的getInstance在多线程环境下调用会出bug
上述懒汉模式这个写法getInstance是线程不安全的
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

加上 synchronized 可以改善这⾥的线程安全问题

当把实例创建好之后
后续再调用getInstance此时都是直接执行return
如果只是进行if+return，纯粹的读操作
读操作，不涉及线程安全问题
但是每次调用上述的方法都会触发一次加锁操作
多线程情况下这里的加锁就会互相阻塞影响程序的执行效率

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.
外层的 if 就是判定下看当前是否已经把 instance实例创建出来了

使⽤双重 if 判定, 降低锁竞争的频率

java 复制代码

public static SingletonLazy getInstance(){
        if(instance==null){//判定是否需要加锁
            synchronized (SingletonLazy.class){
                if(instance==null){//判断是否需要new对象
                    instance = new SingletonLazy();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

按需加锁，如果实例已经创建过了就不涉及线程安全问题

再仔细分析，可能存在"内存可见性问题"
为了稳妥起见，可以给Instance直接加上一个volatile

java 复制代码

private static volatile SingletonLazy instance = null;

更关键的问题是指令重排序

编译器会在逻辑不变的前提下调整代码执行的先后顺序，以达到提升性能的效果

volatile的功能有两方面

1.确保每次读取操作，都是读内存

2.关于该变量的读取和修改操作，不会触发重排序

懒汉模式-多线程版

java 复制代码

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

    }
}

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.
当这个实例创建完了之后, 其他竞争到锁的线程就被⾥层 if 挡住了. 也就不会继续创建其他实例