单例模式的双重检测

Posted 2021-01-23 tangzh

单例模式是设计模式中比较常见简单的一种，典型双重检测写法如下：

public class SingletonClass { 

  private volatile static SingletonClass instance = null; 

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

接下来对该写法进行分析，为何这样写？

一、为何要同步：

多线程情况下，若是A线程调用getInstance，发现instance为null，那么它会开始创建实例，如果此时CPU发生时间片切换，线程B开始执行，调用getInstance，发现instance也null（因为A并没有创建对象），然后B创建对象，然后切换到A，A因为已经检测过了，不会再检测了，A也会去创建对象，两个对象，单例失败。因此要同步。

 

二、同步为何不用 public synchronized static SingletonClass getInstance()，也就是说为何不同步这个方法，而要同步下面的语句：

因为synchronized修饰的同步块可是要比一般的代码段慢上几倍，如果经常调用getInstance,那么性能问题就得考虑了。

 

三、最外层为何要有if (instance == null)判断：

因为我们在分析二中，发现依旧存在着性能问题，也就是说，只要getInstance方法被调用，那么就会执行同步这个操作，于是我们加个判断，当instance没有被实例化的时候，也就是需要去实例化的时候才去同步。

 

四、instance为何要有volatile 修饰：

这个问题就涉及到了编译原理，所谓编译，就是把源代码“翻译”成目标代码——大多数是指机器代码——的过程。针对Java，它的目标代码不是本地机器代码，而是虚拟机代码。编译原理里面有一个很重要的内容是编译器优化。所谓编译器优化是指，在不改变原来语义的情况下，通过调整语句顺序，来让程序运行的更快。这个过程成为reorder。

JVM实现可以自由的进行编译器优化。而我们创建变量的步骤：

1、申请一块内存，调用构造方法进行初始化。

2、分配一个指针指向这块内存。

而这两个操作，JVM并没有规定谁在前谁在后，那么就存在这种情况：线程A开始创建SingletonClass的实例，此时线程B调用了getInstance()方法，首先判断instance是否为null。按照我们上面所说的内存模型，A已经把instance指向了那块内存，只是还没有调用构造方法，因此B检测到instance不为null，于是直接把instance返回了——问题出现了，尽管instance不为null，但它并没有构造完成，就像一套房子已经给了你钥匙，但你并不能住进去，因为里面还没有收拾。此时，如果B在A将instance构造完成之前就是用了这个实例，程序就会出现错误了。

在JDK 5之后，Java使用了新的内存模型。volatile关键字有了明确的语义——在JDK1.5之前，volatile是个关键字，但是并没有明确的规定其用途——被volatile修饰的写变量不能和之前的读写代码调整，读变量不能和之后的读写代码调整！因此，只要我们简单的把instance加上volatile关键字就可以了。

 

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参考链接：http://blog.51cto.com/devbean/203501