java 單例模式容易忽略的細節

java單例模式

直接講實現單例模式的兩種方法:懶漢式和餓漢式,單例模式的概念自己上網搜吧這裡就不講瞭!

這裡會涉及到java中的jvm,如果你沒有這方面的知識,我建議你先去補補,不然會有點迷糊!

首先說說類什麼時候進行加載?

java虛擬機沒有進行強制性的約束,但是對於初始化卻嚴格規定瞭有且隻有4種情況必須先對類進行初始化。

我們要知道的是在類加載的過程中,加載、驗證、準備是在初始化之前完成的,所以進行瞭初始化,加載、驗證、準備自然就在之前完成瞭。

然後這四種情況是分別遇到 new 、 getstatic 、 putstatic 和 invokestatic 這四條指令時,如果對應的類沒有初始化,則要對對應的類先進行初始化。

講完類加載時機,就可以講懶漢式和餓漢式瞭。

直接先說說懶漢式為什麼是線程不安全的?

先看最開始的代碼:

public class Student2 {

  //1:構造私有
  private Student2(){}
  //2:定義私有靜態成員變量,先不初始化
  private static Student2 student = null;

  //3:定義公開靜態方法,獲取本身對象
  public static Student2 getSingletonInstance(){
    //沒有對象,再去創建
    if (student == null) {
      student = new Student2();
    }
    //有對象就返回已有對象
    return student;
  }  
}

結合之前講的類加載內容,遇到new或加載靜態方法瞭就會進行類加載瞭。

線程1它new瞭一個對象,線程2它緊接著也new一個對象,第二個對象的值把第一個對象的值覆蓋瞭,不管new瞭多少個對象,都會產生垃圾對象,隻有最後一個對象才會保持住,其他對象都會變成不可達對象,被垃圾回收,這個過程就相當於產生瞭大量無效對象,這就是線程不安全的原因!

那為瞭讓懶漢式變得線程安全,我們要怎麼做?

看代碼:

public class Student4 {

  private volatile static Student4 student = null;
  private Student4() {}

  public static Student4 getSingletonInstance() {
    if (student == null) {//第一個null判斷,是先大范圍過濾一遍
      synchronized (Student4.class) {
        if (student == null) {
          student = new Student4();
        }
      }
    }
    return student;
  }
}

這個叫雙重檢查鎖DCL,第一個if先大范圍判斷是不是空值,經過synchronized,線程1先進去執行完後,線程2才能進去,然後第二個if判斷是否完成創建類的實例,線程1創建完瞭,線程2就不用創建瞭。

那為什麼要加volatile關鍵字呢?

因為我們Student student = new Student()的執行過程是:

1、new觸發類加載機制(已經被加載過的類不需要再次加載)

2、分配內存空間

3、將對象進行初始化4、講對象引用地址賦值給棧空間中的變量但我們JVM中的JIT即時編輯器會對代碼的執行過程進行優化,把過程變為1、2、4、3。

這是什麼意思呢?就是未經初始化直接賦值,這樣就是student直接有值瞭,但整個對象還未初始化完成,所以這個對象是不完整的,是個未成品。在JVM規范中,它是一個根本不能用的對象。

到瞭這個時候,線程1做瞭這麼多事,我們讓它休息會,給CPU稍微停一下,線程2就來瞭,它就直接得到瞭對象,但它調用對象的方法時,就會報錯。雖然這個對象有值,但還未初始化完成。所以我們要加上volatile關鍵字禁止指令重新排序。

面試重災區說的差不多瞭,餓漢式還是要講講。

最後就說說餓漢式為什麼沒有線程安全問題?​

看代碼:

public class Student1 {
  // 2:成員變量初始化本身對象
  private static Student1 student = new Student1();
  // 構造私有
  private Student1() {
  }
  // 3:對外提供公共方法獲取對象
  public static Student1 getSingletonInstance() {
    return student;
  }
  public void sayHello(String name) {
    System.out.println("hello," + name);
  }
}

根據類加載的東西,在多線程的條件下,線程1先執行getSingletonInstance()時,就會進行類加載,類的靜態資源就會進行初始化。根據JVM安全機制裡說的,當一個類被JVM加載的時候,該類的加載是線程安全的,相當於JVM對該過程加鎖瞭。所以整個過程處於一個鎖的范圍內,然後靜態成員變量進行初始化就相當於Student1()被new瞭,隻會被new一次。

當第二個線程進來,它就發現這個類已經被加載瞭,就不需要進行加載瞭,對象也不需要頻繁創建,所以線程是安全的!

總結

老劉看過很多關於java單例模式的資料,多多少少都會缺少一點細節,這次老劉把它補全瞭。

最後,如果覺得有哪裡寫的不好或者有錯誤的地方,可以聯系公眾號:努力的老劉,進行交流。

如果覺得寫的不錯,給老劉點個贊!

以上就是java 單例模式容易忽略的細節的詳細內容,更多關於java 單例模式的資料請關註WalkonNet其它相關文章!

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