Java设计模式之单例模式

设计模式 - 单例模式

             确保一个类最多有一个实例,并提供一个全局访问点
             有些对象我们只需要一个:线程池、缓存、硬件设备等。
             如果多个实例会有造成冲突、结果的不一致性等问题。
             实现例子:静态变量 、全局变量

代码如下:

Instance.java

package com.lxf.singleton;

/**
 * @address BeiJing
 * @author LiXufei
 *  单例 
 */
public class Instance {

    //将构造私有化 防止外部直接实例化
    private Instance(){}

    //准备变量
    private static Instance mInstance;

    //判断创建
    //同步锁概念?下文会提到
    public static synchronized Instance getInstance(){
        if (mInstance == null) {
            synchronized (Instance.class) {
                if (mInstance == null) {
                    mInstance = new Instance();
                }
            }
        }

        return mInstance;
    }
}

Test.java

package com.lxf.singleton;

/**
 * @address BeiJing
 * @author LiXufei
 *  测试类
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        //创建多个对象判断是否为同一个实例
        Instance s1 = Instance.getInstance();
        Instance s2 = Instance.getInstance();

        System.out.println(s1 instanceof Instance);
        System.out.println(s2 instanceof Instance);

        if (s1 == s2) {
            System.out.println("是同一个实例");
        }

    }

}

运行结果:

true
true
是同一个实例

说明:双锁机制的出现是为了解决前面同步问题和性能问题,看上面的代码,简单分析下确实是解决了多线程并行进来不会出现重复new对象,而且也实现了懒加载,但是当我们静下来并结合java虚拟机的类加载过程我们就会发现问题出来了,对于JVM加载类过程不熟悉的,这里我简单介绍下,熟悉的跳过这段(当然,既然你熟悉就自然会知道双锁的弊端了)。

jvm加载一个类大体分为三个步骤:

    加载阶段:就是在硬盘上寻找java文件对应的class文件,并将class文件中的二进制数据加载到内存中,将其放在运行期数据区的方法区中去,然后在堆区创建一个java.lang.Class对象,用来封装在方法区内的数据结构;

    连接阶段:这个阶段分为三个步骤,步骤一:验证,验证什么呢?当然是验证这个class文件里面的二进制数据是否符合java规范咯;步骤二:准备,为该类的静态变量分配内存空间,并将变量赋一个默认值,比如int的默认值为0;步骤三:解析,这个阶段就不好解释了,将符号引用转化为直接引用,涉及到指针,这里不做多的解释;

    初始化阶段:当我们主动调用该类的时候,将该类的变量赋于正确的值(这里不要和第二阶段的准备混淆了),举个例子说明下两个区别,比如一个类里有private static int i = 5; 这个静态变量在"准备"阶段会被分配一个内存空间并且被赋予一个默认值0,当道到初始化阶段的时候会将这个变量赋予正确的值即5,了解了吧!

好了,上面大体介绍了jvm类加载过程,回到我们的双锁机制上来分析下问题出在了哪里?假如有两个并发线程a、b,a线程主动调用了静态方法getInstance(),这时开始加载和初始化该类的静态变量,b线程调用getInstance()并等待获得同步锁,当a线程初始化对象过程中,到了第二阶段即连接阶段的准备步骤时,静态变量doubleKey 被赋予了一个默认值,但是这时还没有进行初始化,这时当a线程释放锁后,b线程判断doubleKey != null,则直接返回了一个没有初始化的doubleKey 对象,问题就出现在这里了,b线程拿到的是一个被赋予了默认值但是未初始化的对象,刚刚可以通过锁的检索!

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