java双重检测或枚举类实现线程安全单例(懒汉模式)

双重检测实现

/**
* 懒汉模式->双重同步锁单例模式
*/
public class SingletonExample5 { private SingletonExample5() {
} //volatile + 双重检测机制 -> 禁止指令重排序
private static volatile SingletonExample5 instance = null; /**
* synchronized导致性能开销增加
*/
private static SingletonExample5 getInstance() {
if (null == instance) { //双重检测机制
synchronized (SingletonExample5.class) { //同步锁
if (null == instance) {
instance = new SingletonExample5();
}
}
}
return instance;
}
}

上述为经典的双重检测实现java单例类.

需要注意,如果单例实体instance未被volatile修饰,则双重检测的实现方式线程不安全.

从逻辑上,双重检测是正确的,但这是建立在cpu或者jvm未对指令进行重排序操作.

java创建对象分为以下三个步骤执行:

  1. 分配对象内存空间;
  2. 初始化对象;
  3. instance指向分配的内存空间.

在实际的操作过程中,可能发生指令重排序,选择可能场景:执行步骤为1、3、2.

假设有A、B两个线程去执行getInstance

  1. A线程执行完1,3步骤,此时instance非空,但是对象尚未完成初始化操作:
  2. B线程此时访问instance,发现非空,传递给用户使用.
  3. B线程此时拿到的instance实例未完成初始化,后果自行想象.

因此,为了避免cpu或者jvm对指令进行重排序,使用volatile强制避免重排序即可实现线程安全.

Tips:getInstance函数可以被synchronized以保证线程安全,但是synchronized在高并发环境下会导致性能损耗严重,因此我们下沉synchronized至函数内部,尽可能缩小同步范围.

枚举类实现

/**
* 枚举模式:单词调用(需要时构造),线程安全
*/
@Slf4j
public class SingletonExample7 { private SingletonExample7() {
} private static SingletonExample7 getInstance() {
return Singleton.INSTANCE.getInstance();
} private enum Singleton {
INSTANCE; private SingletonExample7 singletonExample7; //jvm保证方法只被调用一次
Singleton() {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.info("枚举类构造函数运行");
singletonExample7 = new SingletonExample7();
} public SingletonExample7 getInstance() {
return singletonExample7;
}
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //测试:枚举类实现单例类是否是懒加载
for (int i = 0; i < 3; i++) {
log.info("枚举类实现单例");
Thread.sleep(2000);
}
System.out.println(getInstance().hashCode());
System.out.println(getInstance().hashCode());
}
}

使用枚举类实现线程安全单例,相较于双重检测方式较为简单.

jvm保证枚举类只会被调用一次,构造函数为私有.

此外,实现上述代码可以发现,枚举类实现单例是懒加载模式,只在getInstance时创建并初始化对象.

PS:

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java双重检测或枚举类实现线程安全单例(懒汉模式)

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