记单例模式double check的正确写法及相关思考

柔光的暖阳◎ 2022-05-10 06:24 179阅读 0赞

今天读了一篇关于单例模式中double check的文章，初始有些疑惑，后来串起来一些知识，理一下对单例模式的一点理解。

单例模式要求对象在全局范围内只能存在一个，故此实现单例模式有三个重要的点：

1.  构造方法私有化，保证此类不能外部初始化；
2.  静态并且私有的单例对象，保证此对象内部初始化时只有一个；
3.  静态并且公有的获取单例对象方法， 保证对外提供此单例的获取途径；

以下为最简单的单例模式实现方法（饿汉模式）：

/*
     * 懒汉模式
     */
    public class Singleton {
        
        private Singleton() {}        // 构造方法私有化
        
        private static Singleton singleton = new Singleton();  //  静态并且私有的单例对象
        
        public static Singleton getInstance() {          //   静态并且公有的获取单例对象方法
            return singleton; 
        }
    }

以上饿汉模式在类加载时就可以构造静态对象，因为外部无法传参构造单例，实际工作中常用的是懒汉模式，及在需要用的时候才进行构造，当然其中有很多种变种，这里只讲最终的double check，即正确的那种。

/*
     * 懒汉模式
     * Double Check
     */
    public class Singleton2 {
        
        private Singleton2() {}
        
        private static volatile Singleton2 singleton2 = null;  // （1）
        
        public Singleton2 getInstance() {
            
            if(null == singleton2) {  // （2）
                
                synchronized(Singleton2.class) { // （3）
                    
                    if(null == singleton2) {  // （4）
                        singleton2 = new Singleton2();  // （5）
                    }
                }
            }
            
            return singleton2;
        }
    
    }

在语句2和4处进行double check， 语句3进行加锁操作，语句5进行对象初始化，注意语句1中必须用volatile进行修饰，如果不进行修饰，可能返回未经初始化的对象，原因主要是因为语句5可以分为三步，在实际执行时可能进行重排序：

1.  内存分配
2.  初始化
3.  赋值

假设有两个线程，线程1和线程2，线程1成功走到了语句5，然后进行了重排序，走了内存分配，走了赋值，恰好还未初始化时，线程2走到了第一个double check，发现singleton2已经被赋值了，遗憾，它就返回了，返回的是一个未经初始化的对象。

通过加上volatile关键字，禁止内存重排序，可以解决以上两线程的问题。

singleton2 = new Singleton2(); // （5）这条语句能重排序，那就有问题了，如果是下面代码呢？

ClassA a= new ClassA(); 
     a.getValue();

那岂不是有可能重排序后会发生a是未初始化对象的情况？常识告诉我们不会，确实不会，那是为什么？

首先，这是代码肯定是在同一个线程中执行；  
另外，JVM重排序中有一个hanpens-before原则，即**如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见，那么这两个操作之间必须要存在happens-before关系**，因此根据hanpens-before原则， ClassA a= new ClassA(); 语句所有操作都要先于a.getValue();

关于happens-before原则可以参见以下文章：  
[https://blog.csdn.net/qq\_30137611/article/details/78146864?locationNum=4&fps=1][https_blog.csdn.net_qq_30137611_article_details_78146864_locationNum_4_fps_1]

[https_blog.csdn.net_qq_30137611_article_details_78146864_locationNum_4_fps_1]: https://blog.csdn.net/qq_30137611/article/details/78146864?locationNum=4&fps=1