java 單例模式容易忽略的細(xì)節(jié)

更新時(shí)間：2020年12月24日 11:38:53 作者：努力的老劉

這篇文章主要介紹了java 單例模式容易忽略的細(xì)節(jié)，幫助大家更好的理解和使用java 單例模式，感興趣的朋友可以了解下

java單例模式

直接講實(shí)現(xiàn)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(wǎng)搜吧這里就不講了！

這里會(huì)涉及到j(luò)ava中的jvm，如果你沒(méi)有這方面的知識(shí)，我建議你先去補(bǔ)補(bǔ)，不然會(huì)有點(diǎn)迷糊！

首先說(shuō)說(shuō)類(lèi)什么時(shí)候進(jìn)行加載？

java虛擬機(jī)沒(méi)有進(jìn)行強(qiáng)制性的約束，但是對(duì)于初始化卻嚴(yán)格規(guī)定了有且只有4種情況必須先對(duì)類(lèi)進(jìn)行初始化。

我們要知道的是在類(lèi)加載的過(guò)程中，加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備是在初始化之前完成的，所以進(jìn)行了初始化，加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備自然就在之前完成了。

然后這四種情況是分別遇到 new 、 getstatic 、 putstatic 和 invokestatic 這四條指令時(shí)，如果對(duì)應(yīng)的類(lèi)沒(méi)有初始化，則要對(duì)對(duì)應(yīng)的類(lèi)先進(jìn)行初始化。

講完類(lèi)加載時(shí)機(jī)，就可以講懶漢式和餓漢式了。

直接先說(shuō)說(shuō)懶漢式為什么是線(xiàn)程不安全的？

先看最開(kāi)始的代碼：

public class Student2 {

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

  //3：定義公開(kāi)靜態(tài)方法，獲取本身對(duì)象
  public static Student2 getSingletonInstance(){
    //沒(méi)有對(duì)象，再去創(chuàng)建
    if (student == null) {
      student = new Student2();
    }
    //有對(duì)象就返回已有對(duì)象
    return student;
  }  
}

結(jié)合之前講的類(lèi)加載內(nèi)容，遇到new或加載靜態(tài)方法了就會(huì)進(jìn)行類(lèi)加載了。

線(xiàn)程1它new了一個(gè)對(duì)象，線(xiàn)程2它緊接著也new一個(gè)對(duì)象，第二個(gè)對(duì)象的值把第一個(gè)對(duì)象的值覆蓋了，不管new了多少個(gè)對(duì)象，都會(huì)產(chǎn)生垃圾對(duì)象，只有最后一個(gè)對(duì)象才會(huì)保持住，其他對(duì)象都會(huì)變成不可達(dá)對(duì)象，被垃圾回收，這個(gè)過(guò)程就相當(dāng)于產(chǎn)生了大量無(wú)效對(duì)象，這就是線(xiàn)程不安全的原因！

那為了讓?xiě)袧h式變得線(xiàn)程安全，我們要怎么做？

看代碼：

public class Student4 {

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

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

這個(gè)叫雙重檢查鎖DCL，第一個(gè)if先大范圍判斷是不是空值，經(jīng)過(guò)synchronized，線(xiàn)程1先進(jìn)去執(zhí)行完后，線(xiàn)程2才能進(jìn)去，然后第二個(gè)if判斷是否完成創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例，線(xiàn)程1創(chuàng)建完了，線(xiàn)程2就不用創(chuàng)建了。

那為什么要加volatile關(guān)鍵字呢？

因?yàn)槲覀僑tudent student = new Student()的執(zhí)行過(guò)程是：

1、new觸發(fā)類(lèi)加載機(jī)制(已經(jīng)被加載過(guò)的類(lèi)不需要再次加載)

2、分配內(nèi)存空間

3、將對(duì)象進(jìn)行初始化4、講對(duì)象引用地址賦值給?？臻g中的變量但我們JVM中的JIT即時(shí)編輯器會(huì)對(duì)代碼的執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，把過(guò)程變?yōu)?、2、4、3。

這是什么意思呢？就是未經(jīng)初始化直接賦值，這樣就是student直接有值了，但整個(gè)對(duì)象還未初始化完成，所以這個(gè)對(duì)象是不完整的，是個(gè)未成品。在JVM規(guī)范中，它是一個(gè)根本不能用的對(duì)象。

到了這個(gè)時(shí)候，線(xiàn)程1做了這么多事，我們讓它休息會(huì)，給CPU稍微停一下，線(xiàn)程2就來(lái)了，它就直接得到了對(duì)象，但它調(diào)用對(duì)象的方法時(shí)，就會(huì)報(bào)錯(cuò)。雖然這個(gè)對(duì)象有值，但還未初始化完成。所以我們要加上volatile關(guān)鍵字禁止指令重新排序。

面試重災(zāi)區(qū)說(shuō)的差不多了，餓漢式還是要講講。

最后就說(shuō)說(shuō)餓漢式為什么沒(méi)有線(xiàn)程安全問(wèn)題？

看代碼：

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

根據(jù)類(lèi)加載的東西，在多線(xiàn)程的條件下，線(xiàn)程1先執(zhí)行g(shù)etSingletonInstance()時(shí)，就會(huì)進(jìn)行類(lèi)加載，類(lèi)的靜態(tài)資源就會(huì)進(jìn)行初始化。根據(jù)JVM安全機(jī)制里說(shuō)的，當(dāng)一個(gè)類(lèi)被JVM加載的時(shí)候，該類(lèi)的加載是線(xiàn)程安全的，相當(dāng)于JVM對(duì)該過(guò)程加鎖了。所以整個(gè)過(guò)程處于一個(gè)鎖的范圍內(nèi)，然后靜態(tài)成員變量進(jìn)行初始化就相當(dāng)于Student1()被new了，只會(huì)被new一次。

當(dāng)?shù)诙€(gè)線(xiàn)程進(jìn)來(lái)，它就發(fā)現(xiàn)這個(gè)類(lèi)已經(jīng)被加載了，就不需要進(jìn)行加載了，對(duì)象也不需要頻繁創(chuàng)建，所以線(xiàn)程是安全的！