设计模式之双锁校验单例模式的理解

淡淡的烟草味﹌ 2022-10-16 08:49 149阅读 0赞

单例模式对于广大开发者来说都不陌生了,单例模式也分为饿汉模式,懒汉模式,本文主要讲解的是volitale+synchronized修饰的单例模式来保证并发情况下的系统安全.

首先介绍下以前用的单例模式

# 1:不加锁的单例模式 #

### 1.1:懒汉单例模式 ###

懒汉:顾名思义就是比较懒,只有需要的时候才会创建这个对象.

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

### 1.2:饿汉单例模式 ###

饿汉:就像看见喷香的肉一样激动.不管食物有没有毒,先吃了再说. 对于编程来说不管有没有对象,先创建了再说.

public class Singleton{
        private static Singleton singleton=new Singleton();
        private    Singleton(){
    
        }
        public static Singleton getSingleton(){
          
            return singleton;
        }
    }

### 1.3:两者的对比与不足之处 ###

懒汉单例:代码实现简单,但没有加synchronized锁,线程不安全，在并发情况下不能正常运行。

饿汉单例：线程安全，没有加锁，执行效率会提高。在类加载时就初始化，会造成内存浪费。

# 2：volatile+synchronized的双锁校验单例模式 #

ublic class Singleton{
    //采用volatile关键字来保证并发线程下的指令重排
        private static volatile Singleton singleton;
        private    Singleton(){
        }
        public static Singleton getSingleton(){
            if(singleton==null){
    //采用synchronized来进行加锁
                synchronized(Singleton.class){
                    if(singleton==null){
                        singleton=new Singleton();
                    }
                }
            }
            return singleton;
        }
    }

这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。可以看到这个单例模式多了一个volatile和synchronized关键字来保证并发情况下的安全。那么问题来了，为什么这两个关键字就能保证并发的安全呢。下面讲解一下这两个介绍一下这两个关键字的作用。

### 2.1：volatile的特性 ###

**volatile**是java中的关键字可以用来修饰变量。它可以保证变量的可见性以及防止指令重排。

**可见性**就是指一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。（

**禁止进行指令重排序**就要从创建对象的过程来说起了。

创建一个对象可以分三个步骤：

1.分配内存对象空间

2.初始化对象

3.设置instance指向刚分配的内存地址，此时instance != null

2和3不存在数据依赖关系，而且无论重排前还是重排后程序的执行结果在单线程中并没有改变，因此这种重排优化是允许的。但是在多线程的情况下2和3的顺序就会颠倒。这个时候对象还没有初始化完成，就返回了，所以会有安全问题。而volatile能防止这种情况发生。

### 2.2：synchronized的特性 ###

synchronized是java中常见的锁关键字，在jdk1.6以后进行了大量优化，大幅提高了执行效率。

这个关键字内容较多，后续会专门进行介绍，目前只介绍单例模式中这个关键字的作用。

synchronized修饰的代码有几种：

修饰一个类：其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用的对象是这个类的所有对象；

修饰一个方法：被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；

修饰一个静态的方法：其作用的范围是整个方法，作用的对象是这个类的所有对象；

修饰一个代码块：被修饰的代码块称为同步语句块，其作用范围是大括号\{\}括起来的代码块，作用的对象是调用这个代码块的对象；  
而在本单例中代码为   synchronized（Singleton.class）\{\}  这一行。锁住了这个类所对应的对象，就实现了全局锁的效果。这个时候安全的单例模式就明白了。

本文主要是从我个人的理解角度来进行解释。思考不合理或者有问题的地方,欢迎指正.