Java中的synchronized關鍵字
1、synchronized鎖的底層實現原理
JVM基於進入和退出Monitor
對象來實現方法同步和代碼塊同步。代碼塊同步是使用monitorenter
和monitorexit
指令實現的,monitorenter
指令是在編譯後插入到同步代碼塊的開始位置,而monitorexit
是插入到方法結束處和異常處。任何對象都有一個monitor
與之關聯,當且一個monitor
被持有後,它將處於鎖定狀態。
根據虛擬機規范的要求,在執行monitorenter
指令時,首先要去嘗試獲取對象的鎖,如果這個對象沒被鎖定,或者當前線程已經擁有瞭那個對象的鎖,把鎖的計數器加1;相應地,在執行monitorexit
指令時會將鎖計數器減1,當計數器被減到0時,鎖就釋放瞭。如果獲取對象鎖失敗瞭,那當前線程就要阻塞等待,直到對象鎖被另一個線程釋放為止。
如何判斷這個對象是否被鎖定?對象頭中的MarkWord
字段記錄瞭該對象的鎖信息。
2、基於synchronized實現單例模式
public class Singleton { private volatile static Singleton uniqueInstance; private Singleton(){ } public static Singleton getUniqueInstance() { //沒有實例化才加鎖 if (uniqueInstance == null) { //給類對象加鎖 synchronized (Singleton.class) { if (uniqueInstance == null) uniqueInstance = new Singleton(); } } return uniqueInstance; } // public static synchronized Singleton getUniqueInstance(){ // if(uniqueInstance==null){ // uniqueInstance = new Singleton(); // } // return uniqueInstance; // } }
首先說一下為什麼不采用第二種方式實現單例:不管該對象是否已經實例化,都要調用這個同步方法,會導致大量的線程進入阻塞;而采用雙重鎖檢驗,可以在第一次判斷不為空的時候就直接返回,不用進入同步代碼塊。
幾個要點:
- 為什麼uniqueInstance屬性要用volatile修飾?new操作並非一個原子性操作,分為三個步驟(分配對象的內存空間、初始化對象、設置
uniqueInstance
指向剛分配的內存地址),如果不使用volatile
,2和3之間可能發生指令重排,導致外部訪問到一個還沒有初始化的對象。 - 為什麼構造方法時私有的?防止對象在其他地方被創建。
- 為什麼uniqueInstance是私有靜態的?私有使得外部隻能通過特定的方式去訪問對象,靜態是因為要在靜態方法中訪問該對象。
- 為什麼getUniqueInstance()方式是公共、靜態的?public使得外界統一通過訪問該方法獲得對象,static使得程序可以通過類名獲取對象。
- 為什麼采用雙重檢測初始化對象?第一次檢測主要用來判斷對象是否已經創建,如果已創建則直接返回;第二次檢測是因為:可能有多個線程在第一次檢測中發現對象為空,同時進入同步代碼塊,但隻有一個線程會搶到鎖並創建對象,其他線程阻塞排隊等待鎖的釋放。當創建對象的線程返回後,阻塞的線程會被喚醒,這時候對象已經不為空,所以需要第二次檢測來阻止對象的多次創建。
3、利用類加載實現單例模式(餓漢模式)
public class SingleTon2 { /** 內置對象是靜態的,並且直接創建對象,保證對象在初始化時加載完成 */ public static SingleTon2 instance = new SingleTon2(); /** 構造方法私有,防止對象在其他地方被創建 */ private SingleTon2(){ } /** 公共靜態方法返回對象 */ public static SingleTon2 getInstance(){ return instance; } }
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