前言

本文主要給大家講解多線程的一個(gè)重要案例 — 單例模式.

關(guān)注收藏, 開(kāi)始學(xué)習(xí)吧??

1. 什么是單例模式

單例模式是一種很經(jīng)典的設(shè)計(jì)模式, 那么什么叫做設(shè)計(jì)模式呢?

設(shè)計(jì)模式好比象棋中的 “棋譜”.
紅方當(dāng)頭炮, 黑方馬來(lái)跳. 針對(duì)紅方的一些走法, 黑方應(yīng)招的時(shí)候有一些固定的套路. 按照套路來(lái)走局勢(shì)就不會(huì)吃虧.
軟件開(kāi)發(fā)中也有很多常見(jiàn)的 “問(wèn)題場(chǎng)景”. 針對(duì)這些問(wèn)題場(chǎng)景, 大佬們總結(jié)出了一些固定的套路. 按照這個(gè)套路來(lái)實(shí)現(xiàn)代碼, 也不會(huì)吃虧.

單例模式能保證某個(gè)類(lèi)在程序中只存在唯一一份實(shí)例, 而不會(huì)創(chuàng)建出多個(gè)實(shí)例.

這一點(diǎn)在很多場(chǎng)景上都需要. 比如 JDBC 中的 DataSource 實(shí)例就只需要一個(gè).

單例模式具體的實(shí)現(xiàn)方式有很多種寫(xiě)法, 在這里我們主要講解 “餓漢” 和 “懶漢” 兩種.

2. 餓漢模式

核心思想: 類(lèi)加載的同時(shí), 創(chuàng)建實(shí)例.

class Singleton {
    private static Singleton instanse = new Singleton();

    public static Singleton getInstance() {
        return instanse;
    }

    private Singleton() {};
}

注意:

1. private static Singleton instanse = new Singleton(); 被 static 修飾, 該屬性是類(lèi)的屬性, JVM 中, 每個(gè)類(lèi)的類(lèi)對(duì)象只有唯一一份, 類(lèi)對(duì)象里的這個(gè)成員自然也是唯一一份了.
2. private Singleton() {}; 將構(gòu)造方法設(shè)為 private, 就可以將外部的 new 操作給禁用掉.
3. 此時(shí), 在類(lèi)內(nèi)部把實(shí)例創(chuàng)建好, 同時(shí)禁止外部重新創(chuàng)造實(shí)例, 就可以保證單例的特性了.

由于構(gòu)造方法設(shè)為 private, 導(dǎo)致 new 操作被禁用, 我們只能通過(guò)類(lèi)方法 .getInstanse 來(lái)創(chuàng)建實(shí)例, 可以看到, 這樣先后創(chuàng)建的 s1 和 s2 實(shí)例, 其實(shí)是同一個(gè)實(shí)例.

3. 懶漢模式 — 單線程版

核心思想: 類(lèi)加載的時(shí)候不創(chuàng)建實(shí)例. 第一次使用的時(shí)候才創(chuàng)建實(shí)例.

class SingletonLazy {
    private static SingletonLazy instance = null;

    public static SingletonLazy getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonLazy();
        }
        return instance;
    }

    private SingletonLazy() {};
}

注意點(diǎn)與餓漢模式差不多, 但是區(qū)別在于, 懶漢模式是 “非必要不創(chuàng)建”, 可以看到, instance 實(shí)例對(duì)象是在調(diào)用類(lèi)方法時(shí)才創(chuàng)建的.

4. 懶漢模式 — 多線程版

現(xiàn)在問(wèn)題來(lái)了, 上述兩個(gè)模式, 是否能構(gòu)保證線程安全呢?

多個(gè)線程下調(diào)用 getInstance 方法, 是否會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題呢?

回想一下我們之前講解的線程不安全的幾個(gè)原因. 可以推斷餓漢模式下, 線程是安全的, 因?yàn)樗皇亲x數(shù)據(jù), 并沒(méi)有進(jìn)行寫(xiě)數(shù)據(jù).

但是多線程下, 懶漢模式可能無(wú)法保證創(chuàng)建對(duì)象的唯一性, 線程不安全.

線程安全問(wèn)題發(fā)生在首次創(chuàng)建實(shí)例時(shí). 如果在多個(gè)線程中同時(shí)調(diào)用 getInstance 方法, 就可能導(dǎo)致創(chuàng)建出多個(gè)實(shí)例.
一旦實(shí)例已經(jīng)創(chuàng)建好了, 后面再多線程環(huán)境調(diào)用 getInstance 就不再有線程安全問(wèn)題了(不再修改instance 了)

我們可以通過(guò)加鎖, 利用 synchronized 關(guān)鍵字就可以改善這里的線程安全問(wèn)題.

class SingletonLazy {
    private static SingletonLazy instance = null;

    public synchronized static SingletonLazy getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonLazy();
        }
        return instance;
    }

    private SingletonLazy() {};
}

5. 懶漢模式 — 多線程改進(jìn)版

加鎖其實(shí)是一個(gè)比較低效的操作, 因?yàn)樗麜?huì)造成阻塞等待, 非必要還是不要進(jìn)行加鎖.

以下代碼在加鎖的基礎(chǔ)上, 做出了進(jìn)一步改動(dòng):

• 使用雙重 if 判定, 降低鎖競(jìng)爭(zhēng)的頻率.
• 給 instance 加上了 volatile.

class SingletonLazy {
    private static volatile SingletonLazy instance = null;

    public static SingletonLazy getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonLazy.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonLazy();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    private SingletonLazy() {};
}

理解雙重 if 判定 / volatile:

加鎖 / 解鎖是一件開(kāi)銷(xiāo)比較高的事情. 而懶漢模式的線程不安全只是發(fā)生在首次創(chuàng)建實(shí)例的時(shí)候. 因此后續(xù)使用的時(shí)候, 不必再進(jìn)行加鎖了.

• 外層的 if 就是判定下看當(dāng)前是否已經(jīng)把 instance 實(shí)例創(chuàng)建出來(lái)了.
• 同時(shí)為了避免 “內(nèi)存可見(jiàn)性” 導(dǎo)致讀取的 instance 出現(xiàn)偏差, 于是補(bǔ)充上 volatile .
• 當(dāng)多線程首次調(diào)用 getInstance, 大家可能都發(fā)現(xiàn) instance 為 null, 于是又繼續(xù)往下執(zhí)行來(lái)競(jìng)爭(zhēng)鎖, 其中競(jìng)爭(zhēng)成功的線程, 再完成創(chuàng)建實(shí)例的操作.
• 當(dāng)這個(gè)實(shí)例創(chuàng)建完了之后, 其他競(jìng)爭(zhēng)到鎖的線程就被里層 if 擋住了. 也就不會(huì)繼續(xù)創(chuàng)建其他實(shí)例.
• 有三個(gè)線程, 開(kāi)始執(zhí)行 getInstance , 通過(guò)外層的 if (instance == null) 知道了實(shí)例還沒(méi)有創(chuàng)建的消息. 于是開(kāi)始競(jìng)爭(zhēng)同一把鎖.

總結(jié)

? 本文講解了線程安全下的單例模式, 由于餓漢模式只是讀操作, 天生就是安全的, 而懶漢模式不是安全的, 因?yàn)橛袑?xiě)操作, 我們通過(guò)加鎖, 并利用雙重 if 來(lái)減少不必要的加鎖操作, 再使用 volatile 禁止指令重排序, 使其變得安全.
? 想了解更多的多線程知識(shí), 可以收藏一下本人的多線程學(xué)習(xí)專(zhuān)欄, 里面會(huì)持續(xù)更新本人的學(xué)習(xí)記錄, 跟隨我一起不斷學(xué)習(xí).
? 感謝你們的耐心閱讀, 博主本人也是一名學(xué)生, 也還有需要很多學(xué)習(xí)的東西. 寫(xiě)這篇文章是以本人所學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ), 日后也會(huì)不斷更新自己的學(xué)習(xí)記錄, 我們一起努力進(jìn)步, 變得優(yōu)秀, 小小菜鳥(niǎo), 也能有大大夢(mèng)想, 關(guān)注我, 一起學(xué)習(xí).

再次感謝你們的閱讀, 你們的鼓勵(lì)是我創(chuàng)作的最大動(dòng)力!!!!!文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-630602.html

到了這里，關(guān)于【多線程初階】多線程案例之單例模式的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！