Java并发 - JUC 单例模式

本是古典何须时尚 2022-09-07 05:49 140阅读 0赞

其实在学Spring5源码的时候，就已经罗列了各种单例模式。在此，学习过 java.util.concurrent 包后，站在多线程的角度上分析比较经典的懒汉模式的双重锁校验，又称为DCL懒汉式（Double Check Lock）。

1、逐步进阶，基础版本：

private static LazySingleton singleton4;
    
    private static LazySingleton lazy() { 
        if (singleton4 == null) { 
            singleton4 = new LazySingleton();
        }
        return singleton4;
    }

存在问题分析：多线程进行访问时，可能多个线程会同时进入if 的作用域中，那么就会创建多个 LazySingleton() 对象，导致这些线程返回的对象地址不一致。

2、普通加锁版本

直接方法加锁，确实能够解决问题，但是性能十分低下。

private static LazySingleton singleton4;
    
    private synchronized static LazySingleton lazy() { 
        if (singleton4 == null) { 
            singleton4 = new LazySingleton();
        }
        return singleton4;
    }

3、双重校验加锁版本

多线程都可以进入方法和第一个 if 的作用域，锁类的目的是保证只能有一个线程进入当前类后进入第二个if作用域创建实例对象，随后解锁，让其它进入第一个if作用域的阻塞线程在判断一次是否为空。  
 虽然性能是提升了，但是真的线程安全吗？并发下的指令重排是会出问题的，分析： singleton4 = new LazySingleton() 不是原子性操作，有三个步骤： ①分配内存空间 ②执行构造方法并实例化对象 ③ 分配内存地址，把这个对象指向这个空间。CPU执行时不一定是按照123执行的，如果按照执行顺序是132，第3步先执行的话，还没有完成实例化，就指向这个空间了，此时的 singleton4 不为空，下一个线程进入方法的第一个if判断走false，直接返回这个对象，此时的这个 singleton4 并没有完成实例化！所以就会导致数据不一致的问题。

volatile 有三大特性：1、可见性；2、禁止指令重排；3、不保证原子性。所以使用volatile 关键字修饰即可。

private volatile static LazySingleton singleton4;
    
    private static LazySingleton lazy2() throws InterruptedException { 
        if (singleton4 == null) { 
            synchronized (LazySingleton.class) { 
                if (singleton4 == null) { 
                    singleton4 = new LazySingleton();
                }
                return singleton4;
            }
        }
        return singleton4;
    }

4、单例模式被破坏的情况

破坏单例模式的意思就是：一个单例对象存在多个。

反射、序列化、克隆都会破坏单例模式。

解决方案：枚举单例模式、容器式单例模式（ConcurrentHashMap）、线程隔离式单例模式（ThreadLocal）

尝试破坏枚举单例模式：

private enum Lazy4 { 
        INSTANCE;
    
        public static Lazy4 getInstance() { 
            return INSTANCE;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
            Lazy4 instance1 = Lazy4.INSTANCE;
            Constructor<Lazy4> declaredConstructor = Lazy4.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
            declaredConstructor.setAccessible(true);
            Lazy4 instance2 = declaredConstructor.newInstance(); 
            System.out.println(instance1); System.out.println(instance2);
        }