java架构之路（多线程）大厂方式手写单例模式
小菜技术 人气:0上期回顾：
上次博客我们说了我们的volatile关键字，我们知道volatile可以保证我们变量被修改马上刷回主存，并且可以有效的防止指令重排序，思想就是加了我们的内存屏障，再后面的多线程博客里还有说到很多的屏障问题。
volatile虽然好用，但是别用的太多，咱们就这样想啊，一个被volatile修饰的变量持续性的在修改，每次修改都要及时的刷回主内存，我们讲JMM时，我们的CPU和主内存之间是通过总线来连接的，也就是说，每次我们的volatile变量改变了以后都需要经过总线，“道路就那么宽，持续性的通车”,一定会造成堵车的，也就是我们的说的总线风暴。所以使用volatile还是需要注意的。
单例模式：
属于创建类型的一种常用的软件设计模式。通过单例模式的方法创建的类在当前进程中只有一个实例（根据需要，也有可能一个线程中属于单例，如：仅线程上下文内使用同一个实例），就是说每次我们创建的对象成功以后，在一个线程中有且仅有一个对象在正常使用。可以分为懒汉式和饿汉式。
懒汉式就是什么意思呢，创建时并没有实例化对象，而是调用时才会被实例化。我们来看一下简单的代码。
public class LasySingletonMode {
public static void main(String[] args) {
LasySingleton instnace = LasySingleton.getInstnace();
}
}
class LasySingleton {
/**
* 私有化构造方法,禁止外部直接new对象
*/
private LasySingleton() {
}
/**
* 给予一个对象作为返回值使用
*/
private static LasySingleton instnace;
/**
* 给予一个获取对象的入口
*
* @return LasySingleton对象
*/
public static LasySingleton getInstnace() {
if (null == instnace) {
instnace = new LasySingleton();
}
return instnace;
}
}
看起来很简单的样子，私有化构造方法，给予入口，返回对象，差不多就这样就可以了，但是有一个问题，如果是多线程呢？
public static LasySingleton getInstnace() {
if (null == instnace) {
instnace = new LasySingleton();
}
return instnace;
}
我们假想两个线程，要一起运行这段代码，线程A进来了，看到instnace是null的，ε=(´ο｀*)))唉，线程B进来看见instnace也是null的(因为线程A还没有运行到instnace = new LasySingleton()这个代码)，这时就会造成线程A，B创建了两个对象出来，也就不符合我们的单例模式了，我们来改一下代码。
public static LasySingleton getInstnace() {
if (null == instnace) {
synchronized (LasySingleton.class){
instnace = new LasySingleton();
}
}
return instnace;
}
这样貌似就可以了，就算是两个线程进来，也只有一个对象可以拿到synchronized锁，就不会产生new 两个对象的行为了，其实不然啊，我们还是两个线程来访问我们的这段代码，线程A和线程B，两个线程来了一看，对象是null的，需要创建啊，于是线程A拿到锁，开始创建，线程B继续等待，线程A创建完成，返回对象，将锁释放，这时线程B可以获取到锁（因为null == instnace判断已经通过了，在if里面进行的线程等待），这时线程B还是会创建一个对象的，这显然还是不符合我们的单例模式啊，我们来继续改造。
public static LasySingleton getInstnace() {
if (null == instnace) {
synchronized (LasySingleton.class){
if (null == instnace) {
instnace = new LasySingleton();
}
}
}
return instnace;
}
这次基本就可以了吧，回想一下我们上次的volatile有序性，难道真的这样就可以了吗？instnace = new LasySingleton()是一个原子操作吗？有时候你面试小厂，这样真的就可以了，我们来继续深挖一下代码。看一下程序的汇编指令码，首先找我们的class文件。运行javap -c ****.class。
E:\IdeaProjects\tuling-mvc-3\target\classes\com\tuling\control>javap -c LasySingleton.class
Compiled from "LasySingletonMode.java"
class com.tuling.control.LasySingleton {
public static com.tuling.control.LasySingleton getInstnace();
Code:
0: aconst_null
1: getstatic #2 // Field instnace:Lcom/tuling/control/LasySingleton;
4: if_acmpne 17
7: new #3 // class com/tuling/control/LasySingleton
10: dup
11: invokespecial #4 // Method "<init>":()V
14: putstatic #2 // Field instnace:Lcom/tuling/control/LasySingleton;
17: getstatic #2 // Field instnace:Lcom/tuling/control/LasySingleton;
20: areturn
}
不是很好理解啊，我们只想看instnace = new LasySingleton()是不是一个原子操作，我们可以这样来做，创建一个最简单的类。
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Demo demo = new Demo();
}
}
然后我们运行javap -c -v ***.class
E:\IdeaProjects\tuling-mvc-3\target\classes>javap -c -v Demo.class
Classfile /E:/IdeaProjects/tuling-mvc-3/target/classes/Demo.class
Last modified 2020-1-13; size 389 bytes
MD5 checksum f8b222a4559c4bf7ea05ef086bd3198c
Compiled from "Demo.java"
public class Demo
minor version: 0
major version: 49
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref #4.#19 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = Class #20 // Demo
#3 = Methodref #2.#19 // Demo."<init>":()V
#4 = Class #21 // java/lang/Object
#5 = Utf8 <init>
#6 = Utf8 ()V
#7 = Utf8 Code
#8 = Utf8 LineNumberTable
#9 = Utf8 LocalVariableTable
#10 = Utf8 this
#11 = Utf8 LDemo;
#12 = Utf8 main
#13 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
#14 = Utf8 args
#15 = Utf8 [Ljava/lang/String;
#16 = Utf8 demo
#17 = Utf8 SourceFile
#18 = Utf8 Demo.java
#19 = NameAndType #5:#6 // "<init>":()V
#20 = Utf8 Demo
#21 = Utf8 java/lang/Object
{
public Demo();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 1: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this LDemo;
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=2, args_size=1
0: new #2 // class Demo
3: dup
4: invokespecial #3 // Method "<init>":()V
7: astore_1
8: return
LineNumberTable:
line 3: 0
line 4: 8
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 9 0 args [Ljava/lang/String;
8 1 1 demo LDemo;
}
SourceFile: "Demo.java"
E:\IdeaProjects\tuling-mvc-3\target\classes>
结果是这样的,我们来分析一下代码,先看这个
0: new #2 // class Demo
就是什么意思呢?我们要给予Demo对象在对空间上开辟一个空间,并且返回内存地址，指向我们的操作数栈的Demo对象
3: dup
是一个对象复制的过程。
4: invokespecial #3 // Method "<init>":()V
见名知意，init是一个初始化过程，我们会把我们的刚才开辟的栈空间进行一个初始化，
7: astore_1
这个就是一个赋值的过程，刚才我们有个复制的操作对吧，这时会把我们复制的一个对象赋值给我们的栈空间上的Demo，是不是有点蒙圈了，别急，后面的简单。
这是一个对象的初始化过程，在我的JVM系列博客简单的说过一点，后面我会详细的去说这个，总结起来就是三个过程。
1.开辟空间 2.初始化空间 3.给引用赋值
这个代码一般情况下，会按照123的顺序去执行的，但是超高并发的场景下，可能会变为132，考虑一下是不是，我们的as-if-serial，132的执行顺序在单线程的场景下也是合理的，如果真的出现了132的情况，会造成什么后果呢？回到我们的单例模式，所以说我们上面单例模式代码还需要改。
public class LasySingletonMode {
public static void main(String[] args) {
LasySingleton instnace = LasySingleton.getInstnace();
}
}
class LasySingleton {
/**
* 私有化构造方法,禁止外部直接new对象
*/
private LasySingleton() {
}
/**
* 给予一个对象作为返回值使用
*/
private static volatile LasySingleton instnace;
/**
* 给予一个获取对象的入口
*
* @return LasySingleton对象
*/
public static LasySingleton getInstnace() {
if (null == instnace) {
synchronized (LasySingleton.class) {
if (null == instnace) {
instnace = new LasySingleton();
}
}
}
return instnace;
}
}
这样来写，就是一个满分的单例模式了，无论出于什么样的考虑，都是满足条件的。也说明你真的理解了我们的volatile关键字。
饿汉式相当于懒汉式就简单很多了，不需要考虑那么多了。
package com.tuling.control;
public class HungrySingletonMode {
public static void main(String[] args) {
String name = HungrySingleton.name;
System.out.println(name);
}
}
class HungrySingleton {
/**
* 私有化构造方法,禁止外部直接new对象
*/
private HungrySingleton() {
}
private static HungrySingleton instnace = new HungrySingleton();
public static String name = "XXX";
static{
System.out.println("我被创建了");
}
public static HungrySingleton getInstance(){
return instnace;
}
}
很简单，也不是属于我们多线程范畴该说的，这里就是带着说了一下，就是当我们调用内部方法时，会主动触发对象的创建，这样就是饿汉模式。
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