java 单例模式容易忽略的细节

时间:2020-12-24 努力的老刘人气:0

这篇文章主要介绍了java 单例模式容易忽略的细节，帮助大家更好的理解和使用java 单例模式，感兴趣的朋友可以了解下

java单例模式

直接讲实现单例模式的两种方法：懒汉式和饿汉式，单例模式的概念自己上网搜吧这里就不讲了！

这里会涉及到java中的jvm，如果你没有这方面的知识，我建议你先去补补，不然会有点迷糊！

首先说说类什么时候进行加载？

java虚拟机没有进行强制性的约束，但是对于初始化却严格规定了有且只有4种情况必须先对类进行初始化。

我们要知道的是在类加载的过程中，加载、验证、准备是在初始化之前完成的，所以进行了初始化，加载、验证、准备自然就在之前完成了。

然后这四种情况是分别遇到 new 、 getstatic 、 putstatic 和 invokestatic 这四条指令时，如果对应的类没有初始化，则要对对应的类先进行初始化。

讲完类加载时机，就可以讲懒汉式和饿汉式了。

直接先说说懒汉式为什么是线程不安全的？

先看最开始的代码：

public class Student2 {

  //1：构造私有
  private Student2(){}
  //2：定义私有静态成员变量，先不初始化
  private static Student2 student = null;

  //3：定义公开静态方法，获取本身对象
  public static Student2 getSingletonInstance(){
    //没有对象，再去创建
    if (student == null) {
      student = new Student2();
    }
    //有对象就返回已有对象
    return student;
  }  
}

结合之前讲的类加载内容，遇到new或加载静态方法了就会进行类加载了。

线程1它new了一个对象，线程2它紧接着也new一个对象，第二个对象的值把第一个对象的值覆盖了，不管new了多少个对象，都会产生垃圾对象，只有最后一个对象才会保持住，其他对象都会变成不可达对象，被垃圾回收，这个过程就相当于产生了大量无效对象，这就是线程不安全的原因！

那为了让懒汉式变得线程安全，我们要怎么做？

看代码：

public class Student4 {

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

  public static Student4 getSingletonInstance() {
    if (student == null) {//第一个null判断，是先大范围过滤一遍
      synchronized (Student4.class) {
        if (student == null) {
          student = new Student4();
        }
      }
    }
    return student;
  }
}

这个叫双重检查锁DCL，第一个if先大范围判断是不是空值，经过synchronized，线程1先进去执行完后，线程2才能进去，然后第二个if判断是否完成创建类的实例，线程1创建完了，线程2就不用创建了。

那为什么要加volatile关键字呢？

因为我们Student student = new Student()的执行过程是：

1、new触发类加载机制(已经被加载过的类不需要再次加载)

2、分配内存空间

3、将对象进行初始化4、讲对象引用地址赋值给栈空间中的变量但我们JVM中的JIT即时编辑器会对代码的执行过程进行优化，把过程变为1、2、4、3。

这是什么意思呢？就是未经初始化直接赋值，这样就是student直接有值了，但整个对象还未初始化完成，所以这个对象是不完整的，是个未成品。在JVM规范中，它是一个根本不能用的对象。

到了这个时候，线程1做了这么多事，我们让它休息会，给CPU稍微停一下，线程2就来了，它就直接得到了对象，但它调用对象的方法时，就会报错。虽然这个对象有值，但还未初始化完成。所以我们要加上volatile关键字禁止指令重新排序。

面试重灾区说的差不多了，饿汉式还是要讲讲。

最后就说说饿汉式为什么没有线程安全问题？

看代码：

public class Student1 {
  // 2：成员变量初始化本身对象
  private static Student1 student = new Student1();
  // 构造私有
  private Student1() {
  }
  // 3：对外提供公共方法获取对象
  public static Student1 getSingletonInstance() {
    return student;
  }
  public void sayHello(String name) {
    System.out.println("hello," + name);
  }
}

根据类加载的东西，在多线程的条件下，线程1先执行getSingletonInstance()时，就会进行类加载，类的静态资源就会进行初始化。根据JVM安全机制里说的，当一个类被JVM加载的时候，该类的加载是线程安全的，相当于JVM对该过程加锁了。所以整个过程处于一个锁的范围内，然后静态成员变量进行初始化就相当于Student1()被new了，只会被new一次。

当第二个线程进来，它就发现这个类已经被加载了，就不需要进行加载了，对象也不需要频繁创建，所以线程是安全的！

总结

老刘看过很多关于java单例模式的资料，多多少少都会缺少一点细节，这次老刘把它补全了。

最后，如果觉得有哪里写的不好或者有错误的地方，可以联系公众号：努力的老刘，进行交流。

如果觉得写的不错，给老刘点个赞！

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