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单例模式、双重锁、无序写入

lmqian
 lmqian
发布于 2017/05/13 14:41
字数 959
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之前在看Jfinal的源码的时候看到了这样一段代码

public static Prop use(String fileName, String encoding)
{
    Prop result = (Prop) map.get(fileName);
    if(result == null)  //#1
        synchronized (map)
        {
            result = (Prop) map.get(fileName);
            if(result == null)
            {
                result = new Prop(fileName, encoding); //#2
                map.put(fileName, result);
            }
        }
    return result;
}

其中,map是一个常量。

刚开始,我很疑惑,为什么要在同步代码块内外都要检查result是否为null。细想了一下才想明白:线程安全与性能之间的均衡。

1、假设线程A在同步代码块外检查到result为null,在进入同步代码块之前,线程B更新了map的内容,将对应键值对放进了map中。此时线程a进入同步代码块,因为会再获取并检查一次result是否为null,就减少了一次文件IO(result是从文件中获取的数据)。

2、假设同步代码块之前不去检查result是否为null,那么多个线程调用这个方法的时候,就都要排队,性能降低。

看上面的代码逻辑,似曾相识:跟单例模式的懒汉式类似,即在需要用到的时候再去加载对象,而不是在类加载的时候就生成对象。

一般使用单例模式就是三步:创建私有对象;私有化构造器;声明获取对象的公共方法。

下面是单例模式延迟加载(懒汉式)的代码示例:

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

结合前面讲到的,很明显在多线程情况下,不能保证每个线程使用的是同一个对象。那么,就可以用到上面的那种方式了。这种方式被称为“双重检查锁”机制。代码就略掉了。

一般情况下,我们理解声明一个变量并进行初始化的顺序是:栈中创建变量;分配堆内存;创建对象;将栈中变量指向对象的地址

实际上,java平台内存模型(JMM)允许“无序写入”,也就是说处理器可能按这样的顺序执行:栈中创建变量;分配堆内存;将栈中变量指向对象的地址;创建对象

由此而产生的问题就是:在上面第一段代码中,假设线程A执行到#2处,线程B执行到#1处理,然后#2出现了无序写入,那么有可能线程B判断为false,result不为空,但是还并没有真正初始化数据,线程B拿到的可能是一个数据不完成的对象。

网上看到有说可以用volatile关键字来解决这个问题,我表示不太认同。

volatile变量对所有线程都是立即可见的,对volatile变量的写操作其他线程能够立即可见。但是它并没有加同步锁,在上面的例子中,即便使用volatile修饰,线程B在某些时刻还是有可能取到不完整的对象。

那么,究竟怎么来解决这个问题呢?

  1. 检查前直接使用同步锁,就是前面提到的性能降低的方法。
  2. 不使用延迟加载方式,在类加载的时候就初始化单例对象。
  3. 静态内部类
public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.INSTANCE; 
    }  
}

a. 满足了单例的要求。 b. 加载外部类的时候并不会加载内部类,只有第一次引用的时候才会加载内部类,使得单例对象是延迟创建的。

  1. Enum枚举
public enum Singleton{
    INSTANCE;
}

枚举的创建默认是线程安全的,缺点是没法继承和实现其他类。

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