文档章节

Java练习题-编写一个线程安全的延迟加载单例模式(懒汉模式)

思想永无止境
 思想永无止境
发布于 2016/11/04 11:58
字数 1706
阅读 12
收藏 0

懒汉模式通常会使用的这样的写法来实现:

public class Singleton {  
    private Singleton() {}  
    private static Singleton instance = null;  
    public static Singleton getInstance() {  
        if(instance == null) {  
            instance = new Singleton();  
        }  
        return instance;  
    }  
}  

单例的目的是为了保证运行时Singleton类只有唯一的一个实例,最常用的地方比如拿到数据库的连接,Spring的中创建BeanFactory这些开销比较大的操作,而这些操作都是调用他们的方法来执行某个特定的动作。

实际上使用什么样的单例实现取决于不同的生产环境,懒汉式也就是在上面举得那个例子,这种方式适合于单线程程序,多线程情况下需要保护getInstance()方法,否则可能会产生多个Singleton对象的实例。

在此基础上确保getInstance()方法一次只能被一个线程调用就需要在getInstance()方法之前加上 synchronized 关键字,锁定整个方法,

public class Singleton{   
    private static Singleton instance=null;   
    private Singleton(){}   
    public static synchronized Singleton getInstance(){   
        if(instance==null){   
            instance=new Singleton();   
        }   
        return instance;   
    }   
}   

但很多时候我们通常会认为锁定整个方法的是比较耗费资源的,代码中实际会产生多线程访问问题的只有 instance = new Singleton(); 这一句,

public class Singleton{   
    private static Singleton instance=null;   
    private Singleton(){}   
    public static Singleton getInstance(){   
        if(instance==null){   
            synchronized(Singleton.class){   
                instance=new Singleton();   
            }   
        }   
        return instance;   
    }   
}   

分析这种实现方式,两个线程可以并发地进入第一次判断instance是否为空的if 语句内部,第一个线程执行new操作,第二个线程阻断,当第一个线程执行完毕之后,第二个线程没有进行判断就直接进行new操作,所以这样做也并不是安全的。

为了避免第二次进入synchronized块没有进行非空判断的情况发生,添加第二次条件判断:

public static Singleton getInstance(){     
    if(instance == null){     
        synchronize{     
           if(instance == null){     
              instance =  new Singleton();      
           }     
        }     
    }     
    return instance;  
}    

这样就产生了二次检查,但是二次检查自身会存在比较隐蔽的问题,查了Peter Haggar在DeveloperWorks上的一篇文章,对二次检查的解释非常的详细:
“双重检查锁定背后的理论是完美的。不幸地是,现实完全不同。双重检查锁定的问题是:并不能保证它会在单处理器或多处理器计算机上顺利运行。双重检查锁定失败的问题并不归咎于 JVM 中的实现 bug,而是归咎于 Java 平台内存模型。内存模型允许所谓的“无序写入”,这也是这些习语失败的一个主要原因。”

其实找到这篇文章之后,问题基本上就已经可以解决了,但是还想把这个问题继续梳理一遍。

使用二次检查的方法也不是完全安全的,原因是 java 平台内存模型中允许所谓的“无序写入”会导致二次检查失败,所以使用二次检查的想法也行不通了。

Peter Haggar在最后提出这样的观点:“无论以何种形式,都不应使用双重检查锁定,因为您不能保证它在任何 JVM 实现上都能顺利运行。”

“netrice”在回复中提到了使用“java5以后的volatile关键字”,用volatile关键字来声明变量,声明成 volatile 的变量被认为是顺序一致的,即,不是重新排序的。但是volatile关键字的特性并不适用于这篇帖子所讨论的问题关键。

通过上面的分析,可以看到使用懒汉式的lazy方式实现单例弯弯绕太多,在单线程编程的情况下懒汉式单例实现是没有任何问题的,如果在多线程的情况下,我们需要比较小心,对getInstances()方法加上synchronized关键字,这样虽然可能有一些性能上的牺牲,但是更加的安全。绕了这么大的一个弯,又回来了:

/* 安全的方式 1 */  
public class Singleton{   
    private static Singleton instance=null;   
    private Singleton(){}   
    public static synchronized Singleton getInstance(){   
        if(instance==null){   
            instance=new Singleton();   
        }   
        return instance;   
    }   
}   

Peter Haggar提到的另外一种实现方式是这样的,放弃使用 synchronized 关键字,而使用 static 关键字:

/* 安全的方式 2 */  
public class Singleton {  
  private static Singleton instance = new Singleton();  
  private Singleton() {}  
  public static Singleton getInstance() {  
    return instance;  
  }  
}  

这种方式没有使用同步,并且确保了调用static getInstance()方法时才创建Singleton的引用(static 的成员变量在一个类中只有一份)。

还有“keshin”提到的方式则更加灵巧,没有使用同步但保证了只有一个实例,还同时具有了Lazy的特性(出自Lazy Loading Singletons)

/* 安全的方式 3 */  
public class ResourceFactory {     
    private static class ResourceHolder {     
        public static Resource resource = new Resource();     
    }     
    public static Resource getResource() {     
        return ResourceFactory.ResourceHolder.resource;     
    }     
    static class Resource {     
    }     
}    

或者换成下面的写法:

public class InstanceFactory {
    public static class Single {
        private static final Single Single = new Single();
        private Single() {
            System.out.println("Constructor Single Instance");
        }
    }
    public static Single getSingle() {
        return InstanceFactory.Single.Single;
    }
}

上面的方式是值得借鉴的,在ResourceFactory中加入了一个私有静态内部类ResourceHolder ,对外提供的接口是 getResource()方法,也就是只有在ResourceFactory .getResource()的时候,Resource对象才会被创建,

这种写法的巧妙之处在于ResourceFactory 在使用的时候ResourceHolder 会被初始化,但是ResourceHolder 里面的resource并没有被创建。

这里隐含了一个是static关键字的用法,使用static关键字修饰的变量只有在第一次使用的时候才会被初始化,而且一个类里面static的成员变量只会有一份,这样就保证了无论多少个线程同时访问,所拿到的Resource对象都是同一个。

饿汉式的实现方式虽然貌似开销比较大,但是不会出现线程安全的问题,也是解决线程安全的单例实现的有效方式。

至于ThreadLocal,还是应该由使用场景来决定。

在《Java与模式》中,作者提出:“饿汉式单例类可以在Java语言实现,但不易在C++内实现,因为静态初始化在C++里没有固定的顺序,因而静态的instance变量的初始化与类的加载顺序没有保证,可能会出问题。这就是为什么GoF在提出单例类的概念时,举的例子是懒汉式的。他们的书影响之大,以致Java语言中单例类的例子也大多是懒汉式的。实际上,本书认为饿汉式单例类更符合Java语言本身的特点。”

由此可见在应用设计模式的同时,分析具体的使用场景来选择合适的实现方式是非常必要的。

© 著作权归作者所有

思想永无止境
粉丝 4
博文 257
码字总数 292814
作品 0
昌平
程序员
私信 提问
折腾Java设计模式之单例模式

博文原址:折腾Java设计模式之单例模式 单例模式 Ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it. 一个类仅仅只有一个实例,并且提供全局的接入点。简洁...

大萌小路
04/26
0
0
23种设计模式(1):单例模式

定义:确保一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。 类型:创建类模式 类图: 类图知识点: 1.类图分为三部分,依次是类名、属性、方法 2.以<<开头和以>>结尾的为注释...

LCZ777
2014/07/05
0
0
Java程序员从笨鸟到菜鸟之(三十三)大话设计模式(三)单例模式

本文来自:曹胜欢博客专栏。转载请注明出处:http://blog.csdn.net/csh624366188 单例模式属于对象创建型模式,其意图是保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。对一些类来说...

长平狐
2012/11/12
120
0
Android重拾设计模式系列——单例模式的5种实现

个人博客CoorChice,https://chenbingx.github.io/ ,最新文章将会首发CoorChice的博客,欢迎探索哦 ! 同时,搜索微信公众号,或扫描文章末尾二维码,可以关注我的微信公众号。同期文章也将会...

真coorchice
2016/11/21
0
0
设计模式一: 单例模式(Singleton)

简介 单例模式是属于创建型模式的一种(另外两种分别是结构型模式,行为型模式).是设计模式中最为简单的一种. 英文单词Singleton的数学含义是"有且仅有一个元素的集合". 从实现层面看, 由类自身...

罪恶斯巴克
2018/08/21
0
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

【AI实战】手把手教你深度学习文字识别(文字检测篇:基于MSER, CTPN, SegLink, EAST等方法)

文字检测是文字识别过程中的一个非常重要的环节,文字检测的主要目标是将图片中的文字区域位置检测出来,以便于进行后面的文字识别,只有找到了文本所在区域,才能对其内容进行识别。 文字检...

雪饼
今天
15
0
思维导图XMind 8 Pro 绿化方法(附序列号)

按部就班: Step 1 -全新下载最新版本的 Xmind 8(注必须是英文官方的版本,中文代{过}{滤}理网站的版本修改过,无法使用pj); Step 2 -安装完毕后,点击文末的下载按钮下载pj补丁文件包,将...

一只小青蛙
今天
10
0
数据结构(ER数据库)设计规范

表命名规范 表命名的规则分为3个层级,层级之间通过_分割,例如b_r_identity、d_l_identity。规约为: [leavel]_[type]_[name] [leavel] 表示数据库表的层级和功能,分为: s:业务无关的系统...

随风溜达的向日葵
今天
10
0
阿里Sentinel控制台源码修改-对接Apollo规则持久化

https://github.com/alibaba/Sentinel/wiki/%E5%9C%A8%E7%94%9F%E4%BA%A7%E7%8E%AF%E5%A2%83%E4%B8%AD%E4%BD%BF%E7%94%A8-Sentinel 动态规则扩展 https://github.com/alibaba/Sentinel/wiki......

jxlgzwh
昨天
14
0
在Linux系统中创建SSH服务器别名

如果你经常通过 SSH 访问许多不同的远程系统,这个技巧将为你节省一些时间。你可以通过 SSH 为频繁访问的系统创建 SSH 别名,这样你就不必记住所有不同的用户名、主机名、SSH 端口号和 IP 地...

老孟的Linux私房菜
昨天
13
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

返回顶部
顶部