雙重檢測實現

/**
 * 懶漢模式->雙重同步鎖單例模式
 */
public class SingletonExample5 {

    private SingletonExample5() {
    }

    //volatile + 雙重檢測機制 -> 禁止指令重排序
    private static volatile SingletonExample5 instance = null;

    /**
     * synchronized導致效能開銷增加
     */
    private static SingletonExample5 getInstance() {
        if (null == instance) { //雙重檢測機制
            synchronized (SingletonExample5.class) {    //同步鎖
                if (null == instance) {
                    instance = new SingletonExample5();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
 

上述為經典的雙重檢測實現java單例類.
需要注意，如果單例實體instance未被volatile修飾，則雙重檢測的實現方式執行緒不安全.

從邏輯上，雙重檢測是正確的，但這是建立在cpu或者jvm未對指令進行重排序操作.
將java建立物件分為以下三個步驟執行：

1. 分配物件記憶體空間；
2. 初始化物件；
3. instance指向分配的記憶體空間.

在實際的操作過程中，可能發生指令重排序，選擇可能場景：執行步驟為1、3、2.
假設有A、B兩個執行緒去執行getInstance：

1. A執行緒執行完1,3步驟，此時instance非空，但是物件尚未完成初始化操作：
2. B執行緒此時訪問instance
   ，發現非空，傳遞給使用者使用.
3. B執行緒此時拿到的instance例項未完成初始化，後果自行想象.

因此，為了避免cpu或者jvm對指令進行重排序，使用volatile強制避免重排序即可實現執行緒安全.

Tips:getInstance函式可以被synchronized以保證執行緒安全，但是synchronized在高併發環境下會導致效能損耗嚴重,因此我們下沉synchronized至函式內部，儘可能縮小同步範圍.

列舉類實現

/**
 * 列舉模式：單詞呼叫（需要時構造），執行緒安全
 */
@Slf4j
public class SingletonExample7 {

    private SingletonExample7() {
    }

    private static SingletonExample7 getInstance() {
        return Singleton.INSTANCE.getInstance();
    }

    private enum Singleton {
        INSTANCE;

        private SingletonExample7 singletonExample7;

        //jvm保證方法只被呼叫一次
        Singleton() {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            log.info("列舉類建構函式執行");
            singletonExample7 = new SingletonExample7();
        }

        public SingletonExample7 getInstance() {
            return singletonExample7;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        //測試：列舉類實現單例類是否是懶載入
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            log.info("列舉類實現單例");
            Thread.sleep(2000);
        }
        System.out.println(getInstance().hashCode());
        System.out.println(getInstance().hashCode());
    }
}
 

使用列舉類實現執行緒安全單例，相較於雙重檢測方式較為簡單.
jvm保證列舉類只會被呼叫一次，建構函式為私有.
此外，實現上述程式碼可以發現，列舉類實現單例是懶載入模式，只在getInstance時建立並初始化物件.

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