多线程 4 - 技术栈

1. 单例模式

单例模式是一种设计模式。它的核心思想是一个类在整个应用程序中只创建一个实例，并提供一个统一的访问接口

设计模式：应对常见问题的解决方案。假设女朋友经常生气，但每次用道歉 + 买礼物就能很快和女朋友和好

"道歉 + 买礼物" 在某种意义上就是设计模式。单例模式就是应对程序反复出现的问题的解决方案

单例模式最常见的 2 种实现方式： 1. 懒汉模式 2. 饿汉模式

2. 饿汉模式

在类加载的时候，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;
    }
}

3. 懒汉模式

在使用的时候创建实例

java 复制代码

class SingletonLazy{
    private static SingletonLazy instance = null;
    public static SingletonLazy getInstance(){
        //把实例的创建时机推迟到 第一次使用的时候
        if(instance == null){
            instance = new SingletonLazy();
        }
        return instance;
    }
    private SingletonLazy(){}
}

多线程懒汉模式

饿汉模式不涉及到修改操作，return instance 是读操作，多线程去读同一个变量，没有线程安全问题

java 的赋值虽然是原子的，前提是符合 instance == null，只有符合条件才能赋值，所以需要把条件判断和赋值操作看作一个整体。在多线程的情况下，如果有 2 个线程同时 getInstance 获取实例，那就有可能在 线程1 条件判断后，操作系统去调度线程2，线程2 创建 实例1 完成后，再次调度回线程1，那么 线程1 就会重复创建实例 ------实例2，虽然 线程2 创建的实例2由于没有被引用，被回收了, 但这仍然是线程安全问题

懒汉模式的线程不安全只是在创建实例之前，创建好实例之后都是读操作，不会存在线程安全问题

解决方式就是把这 2 个操作打包成一个整体，也就是加锁：

java 复制代码

public static SingletonLazy getInstance(){
    synchronized (locker){
        if(instance == null){
            instance = new SingletonLazy();
        }
    }
    return instance;
}

这样有一个线程加锁，即使是去调度其他线程其他线程会进入堵塞状态，实例就不会被多次创建。这样线程安全问题就解决了。但是每次调用 getInstance() 都会加锁，不管这个实例是不是创建了。懒汉模式只是在实例创建前存在线程安全问题，这样不必要的加锁，就会导致其他线程堵塞，影响效率

解决方式是在加锁前进行判断是否要加锁：

java 复制代码

public static SingletonLazy getInstance(){
        //判断是否要加锁
        if(instance == null){
            synchronized (locker){
                if(instance == null){
                    instance = new SingletonLazy();
                }
            }    
        }
        return instance;
    }

如果实例已经创建好了，那就不需要加锁，如果没创建好实例，那就需要加锁保证线程安全，不必要的加锁就不存在了。

但是 instance = new SingletonLazy();可能存在指令重排序的情况的，在创建实例的时候可以分成 3 个步骤：

分配内存空间
针对空间进行初始化
把内存空间的地址赋值给引用变量

但是由于指令重排序，1 => 2 => 3 可能会变成 1 => 3 => 2 很可能后面的代码会使用未初始化的成员属性，对代码逻辑产生影响。那么应该使用 volatile 关键字，禁止指令重排序

java 复制代码

private volatile static SingletonLazy instance = null;