单例模式的双重检测

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:


 

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

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大道苍莽,一笔一墨,皆重之。

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