欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页

volatile关键字在单例模式(双重校验锁)中的作用

程序员文章站 2024-02-29 19:28:22
...

本文主要讲述了Java单例模式之双重校验锁中volatile关键字的作用。

更多文章欢迎访问我的个人博客–>幻境云图

上篇文章Java设计模式(一)–单例模式中讲了Java单例模式的几种写法,其中懒汉式双重校验锁方式写法如下:

1. 懒汉式

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  

    private Singleton (){}  

    public static synchronized Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
      return instance;  
    }  

}

这种方式实现的单例:实现了lazy loading 使用时才创建实例。synchronized保证了线程安全,但效率低。

2. 双重校验锁

public class Singleton {
    private static volatile Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) { 
            synchronized (Singleton.class) { //1
                if (singleton == null) { //2
                    singleton = new Singleton(); //3
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

3. 执行过程

双重校验锁方式的执行过程如下:

1.线程A进入 getInstance() 方法。

2.由于 singletonnull线程A在 //1 处进入 synchronized 块。

3.线程A线程B预占。

4.线程B进入 getInstance() 方法。

5.由于 singleton仍旧为 null线程B试图获取 //1 处的锁。然而,由于线程A已经持有该锁,线程B在 //1 处阻塞。

6.线程B线程A预占。

7.线程A执行,由于在 //2 处实例仍旧为 null线程A还创建一个 Singleton 对象并将其引用赋值给 instance

8.线程A退出 synchronized 块并从 getInstance() 方法返回实例。

9.线程A线程B预占。

10.线程B获取 //1 处的锁并检查 instance 是否为 null

11.由于 singleton是非 null 的,并没有创建第二个 Singleton 对象,由线程A所创建的对象被返回。

4. 问题

双重检查锁定背后的理论是完美的。不幸地是,现实完全不同。双重检查锁定的问题是:并不能保证它会在单处理器或多处理器计算机上顺利运行。

双重检查锁定失败的问题并不归咎于 JVM 中的实现 bug,而是归咎于 Java 平台内存模型。内存模型允许所谓的“无序写入”,这也是这些习语失败的一个主要原因。

singleton = new Singleton();

该语句非原子操作,实际是三个步骤。

  • 1.给singleton分配内存;
  • 2.调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量;
  • 3.将给singleton对象指向分配的内存空间(此时singleton才不为null);

虚拟机的指令重排序–>

执行命令时虚拟机可能会对以上3个步骤交换位置 最后可能是132这种 分配内存并修改指针后未初始化 多线程获取时可能会出现问题。

线程A进入同步方法执行singleton = new Singleton();代码时,恰好这三个步骤重排序后为1 3 2

那么步骤3执行后singleton已经不为null,但是未执行步骤2singleton对象初始化不完全,此时线程B执行getInstance()方法,第一步判断时singleton不为null,则直接将未完全初始化的singleton对象返回了。

5. 解决

如果一个字段被声明成volatile,Java线程内存模型确保所有线程看到这个变量的值是一致的,同时还会禁止指令重排序

所以使用volatile关键字会禁止指令重排序,可以避免这种问题。使用volatile关键字后使得 singleton = new Singleton();语句一定会按照上面拆分的步骤123来执行。

参考

https://blog.csdn.net/qq646040754/article/details/81327933

上一篇: SpringBoot AOP使用笔记

下一篇: