单例模式在多线程下的问题

Posted 2020-07-28

首先一个简单的单例类：

public class Logger {
    private static Logger log = null;
    // 构造函数私有化
    private Logger() {
    }
    public static Logger getLogger() {
        if (log == null) {
            log = new Logger();
        }
        return log;
    }
}  

该类当放入多线程的环境中，肯定 就会出现问题，如何解决？

　　 1，第一种方式：在方法getLogger上加上synchronized关键字：

public static synchronized Logger getLogger(){
    if(log == null){
        log = new Logger();
    }
    return log;
}    

　　　　缺点：synchronized关键字锁住的是这个对象，这样的用法，在性能上会有所下降。

           原因：每次调用getInstance()，都要对对象上锁。

　　2，第二种方式：synchronized关键字锁住if方法：

public static Logger getLogger(){
    synchronized (log) {
        if(log == null){
            log = new Logger();
        }
    }
    return log;
}

 　　该方式的问题：

            在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的，也就是说log = new Logger();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序，也就是说有可能JVM会为新的Logger实例分配空间，然后直接赋值给log成员，然后再去初始化这个Logger实例。这样就可能出错。

            以A、B两个线程为例：

　　　　　　1,A、B线程同时进入了第一个if判断

　　　　　　2,A首先进入synchronized块，由于log 为null，所以它执行log = new Logger();

　　　　　　3,由于JVM内部的优化机制，JVM先画出了一些分配给Logger实例的空白内存，并赋值给log 成员（注意此时JVM没有开始初始化这个实例），然后A离开了synchronized块。

　　　　　　4,B进入synchronized块，由于log 此时不是null，因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。

　　　　　　5,此时B线程打算使用Logger实例，却发现它没有被初始化，于是错误发生了。

　　 解决该问题：

　　　　方案1：创建一个内部类:

public class Logger {
    private static Logger log = null;
    //构造函数私有化
    private Logger(){}
    //创建一个私有的静态内部类
    private static class LoggerFactory{
        private static Logger logger = new Logger();
    }
    public static Logger getLogger(){
        return LoggerFactory.logger;
    }
}    

　　　　 方案2：把创建对象和获取对象分开:

public class Logger2 {
    private static Logger2 log = null;
    //构造函数私有化
    private Logger2(){}
    public synchronized void setLogger(){
        if(log == null){
            log = new Logger2();
        }
    }
    public Logger2 getLogger(){
        if(log == null){
            setLogger();//初始化log
        }
        return log;
    }
}    

　　　　 方案3：采用“影子实例”同步单例对象属性的同步跟新：

public class Logger {
    private static Logger log = null;
    private Vector properties = null;

    public Vector getProperties() {
        return properties;
    }
    
    public static Logger getLogger(){
        if(log == null){
            syncInit();
        }
        return log;
    }
    
    public static synchronized void syncInit(){//log对象初始化
        if(log == null){
            log = new Logger();
        }
    }

    // 替换掉原有log里面的影子properties
    public void updatePropertis() {
        Logger log1 = new Logger();
        properties = log1.getProperties();
    }

    // 构造函数私有化
    private Logger() {
        //这里模拟从服务器里面读取配置信息，赋值给properties改对象
    }
}

采用类的静态方法，实现单例模式的效果和不使用静态方法实现的单例模式的区别：

    1，静态类不能实现接口。（从类的角度说是可以的，但是那样就破坏了静态了。因为接口中不允许有static修饰的方法，所以即使实现了也是非静态的）

    2，单例可以被延迟初始化，静态类一般在第一次加载是初始化。之所以延迟加载，是因为有些类比较庞大，所以延迟加载有助于提升性能。

    3，单例类可以被继承，他的方法可以被覆写。但是静态类内部方法都是static，无法被覆写。

参考质料：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/l-singleton/