java高并发5.2 安全发布(单例模式)

安全发布对象示例（多种单例模式演示）

如何安全发布对象？共有四种方法

1. 在静态初始化函数中初始化一个对象引用

2. 将对象的引用保存到volatile类型域或者AtomicReference对象中

3. 将对象的引用保存到某个正确构造对象的final类型域中 (目前为止没讲过)

4. 将对象的引用保存到一个由锁保护的域中

下面我们用各种单例模式来演示其中的几种方法

1. 如果我们想一个类只被初始化一次, 首先要保证这个类不能被new一个新的对象出来, 所以他的默认的构造函数必须是私有的

2. 单例对象 (每次返回对象都是同一个)

要保证这两点**:

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1、懒汉式（最简式）

 单线程他是安全的, 多线程是不安全的 (两个线程可以都会拿到instance = null 都去实例化). 

 

分析：

1、在多线程环境下，当两个线程同时访问这个方法，同时制定到instance==null的判断。都判断为null，接下来同时执行new操作。这样类的构造函数被执行了两次。一旦构造函数中涉及到某些资源的处理，那么就会发生错误。所以说最简式是线程不安全的

懒汉式（synchronized） (不推荐)

线程安全的. 

在类的静态方法上使用synchronized修饰 (但是不推荐这种写法,开销大同一时间只有一个线程访问该方法)

 

分析：

1、使用synchronized修饰静态方法后，保证了方法的线程安全性，同一时间只有一个线程访问该方法

2、有缺陷：会造成性能损耗

懒汉模式:再度改进

双重同步锁模式【先入坑再出坑】

线程不安全的.

分析：

1、我们将上面的第二个例子(懒汉式（synchronized))进行了改进，由synchronized修饰方法改为先判断后，再锁定整个类，再加上双重的检测机制，保证了最大程度上的避免耗损性能。

2、这个方法是线程不安全的，可能大家会想在多线程情况下，只要有一个线程对类进行了上锁，那么无论如何其他线程也不会执行到new的操作上。接下来我们分析一下线程不安全的原因：

 

这里有一个知识点：CPU指令相关

在上述代码中，执行new操作的时候，CPU一共进行了三次指令

（1）memory = allocate() 分配对象的内存空间

（2）ctorInstance() 初始化对象

（3）instance = memory 设置instance指向刚分配的内存

 

在程序运行过程中，CPU为提高运算速度会做出违背代码原有顺序的优化。

我们称之为乱序执行优化或者说是指令重排(单线程的话,指令重排没影响,对多线程就不一样了)。

线程不安全的原因是JVM和CPU优化, 发生了指令重排

• 那么上面知识点中的三步指令极有可能被优化为（1）（3）（2）的顺序。当我们有两个线程A与B，A线程遵从132的顺序，经过了两此instance的空值判断后，执行了new操作，并且cpu在某一瞬间刚结束指令（3），并且还没有执行指令（2）。而在此时线程B恰巧在进行第一次的instance空值判断，由于线程A执行完（3）指令，为instance分配了内存，线程B判断instance不为空，直接执行return，返回了instance，这样就出现了错误。

 

解决办法：

在对象声明时使用volatile关键字修饰，阻止CPU的指令重排。

private volatile static SingletonExample instance = null;

 

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饿汉模式(简式):

单例实例在类装载时进行创建, 是线程安全的

 

 

分析：

1、饿汉模式由于单例实例是在类装载的时候进行创建，因此只会被执行一次，所以它是线程安全的。

2、该方法存在缺陷：如果构造函数中有着大量的事情操作要做，那么类的装载时间会很长，影响性能。如果只是做的类的构造，却没有引用，那么会造成资源浪费

3、饿汉模式适用场景为：（1）私有构造 函数在实现的时候没有太多的处理（2）这个类在实例化后肯定会被使用

 

 

饿汉式（静态块初始化）

分析：

1、除了使用静态域直接初始化单例对象，还可以用静态块初始化单例对象。

2、值得注意的一点是，静态域与静态块的顺序一定不要反，在写静态域和静态方法的时候，一定要注意顺序，不同的静态代码块是按照顺序执行的，它跟我们正常定义的静态方法和普通方法是不一样的。

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枚举式 (推荐)

用枚举做实例化是最安全的**

 

由于枚举类的特殊性，枚举类的构造函数Singleton方法只会被实例化一次，且是这个类被调用之前。这个是JVM保证的。

对比懒汉与饿汉模式，它的优势很明显。