单例模式DCL问题

Posted 2021-03-16 hekiraku

　　我们都知道在程序执行过程中，java虚拟机为了速率，有可能会产生重排序。拿最普通的初始化一个实例来讲。他的过程如下：

　　（1）分配内存；

　　（2）初始化实例；

　　（3）将实例指向该内存。

　　但是由于重排序的特性，可能最终的执行方式是1->3->2。如此就会产生，还没有将实例中的变量初始化完毕，就已经分配了内存。此时该实例已经不为null，但是其中的成员变量，还没有初始化为指定值。当别的线程调用时，就会返回错误的结果。

举个例子：

一般情况下，我们写一个单例模式可能会使用这种双重检查的方式；

public class SingleClass{
    String a;
    String b;
    private static SingleClass instance;
    private SingleClass(){
        this.a = 1;---------------------------------5
        this.b = 2;---------------------------------6
    }
    public static SingleClass newInstance(){
        if(instance==null){-------------------------1
           synchronized(SingleClass.class){---------2
                if(instance==null){-----------------3
                    instance = new instance();------4
                }
           }
        }
        return instance;
    }    
}

但是当并发量高时，可能会出现上面那种情况，即线程A检查到1，但是重排序了，先将实例指向了内存地址，所以instance不再为null，他内部还没有初始化完毕，比如只初始化了a；此时线程B也调用了newInstance方法，检查到instance不为null，于是直接返回。此时返回的就是一个没有初始化b值的实例。造成数据缺失。

因此我们可以使用共享变量volatile来修饰该实例的引用。

对于volatile修饰的变量来说，禁止重排序，保障运行过程中写操作在读操作之前，如此就可以保障(1)-->(2)-->(3)的顺序，所以也不会产生上述情况了。

    private static volatile SingleClass instance;

 

当然我们还推荐另一种方式，使用内部类的方法进行单例构造，可以从虚拟机层面保障单例啦；

静态内部类的优点是：外部类加载时并不需要立即加载内部类，内部类不被加载则不初始化instance，因此不占内存。

按照本例就是：当SingleInner第一次被加载时，并不需要去加载SingleHolder。只有当newInstance()方法第一次被调用时，才会去初始化instance，实现了惰性单例加载。

public class SingleInner{
    String a;
    String b;
    private SingleInner(){
        this.a = 1;
        this.b = 2;
    }
    private static class SingleHolder{
        private static final SingleInner instance = new Instance();
    }
    public static SingleInner newInstance(){
        return SingleHolder.instance;
    }
}