线程安全的单例模式
2010-10-27 14:53
197 查看
面试的时候,常常会被问到这样一个问题:请您写出一个单例模式(Singleton Pattern)吧。好吧,写就写,这还不容易。顺手写一个:
public final class EagerSingleton
{
private static EagerSingleton singObj = new EagerSingleton();
private EagerSingleton(){
}
public static EagerSingleton getSingleInstance(){
return singObj;
}
}
这种写法就是所谓的饥饿模式,每个对象在没有使用之前就已经初始化了。这就可能带来潜在的性能问题:如果这个对象很大呢?没有使用这个对象之前,就把它加载到了内存中去是一种巨大的浪费。针对这种情况,我们可以对以上的代码进行改进,使用一种新的设计思想——延迟加载(Lazy-load
Singleton)。
public final class LazySingleton
{
private static LazySingleton singObj = null;
private LazySingleton(){
}
public static LazySingleton getSingleInstance(){
if(null == singObj ) singObj
= new LazySingleton();
return singObj;
}
}
这种写法就是所谓的懒汉模式。它使用了延迟加载来保证对象在没有使用之前,是不会进行初始化的。但是,通常这个时候面试官又会提问新的问题来刁难一下。他会问:这种写法线程安全吗?回答必然是:不安全。这是因为在多个线程可能同时运行到第九行,判断singObj为null,于是同时进行了初始化。所以,这是面临的问题是如何使得这个代码线程安全?很简单,在那个方法前面加一个Synchronized就OK了。
public final class ThreadSafeSingleton
{
private static ThreadSafeSingleton singObj = null;
private ThreadSafeSingleton(){
}
public static SynchronizedThreadSafeSingleton getSingleInstance(){
if(null == singObj ) singObj
= new ThreadSafeSingleton();
return singObj;
}
}
写到这里,面试官可能仍然会狡猾的看了你一眼,继续刁难到:这个写法有没有什么性能问题呢?答案肯定是有的!同步的代价必然会一定程度的使程序的并发度降低。那么有没有什么方法,一方面是线程安全的,有可以有很高的并发度呢?我们观察到,线程不安全的原因其实是在初始化对象的时候,所以,可以想办法把同步的粒度降低,只在初始化对象的时候进行同步。这里有必要提出一种新的设计思想——双重检查锁(Double-Checked
Lock)。
public final class DoubleCheckedSingleton
{
private static volatile DoubleCheckedSingletonsingObj = null;
private DoubleCheckedSingleton(){
}
public staticDoubleCheckedSingleton getSingleInstance(){
if(null == singObj )
{
Synchronized(DoubleCheckedSingleton.class){
if(null == singObj)
singObj
= new DoubleCheckedSingleton();
}
}
return singObj;
}
}
这种写法使得只有在加载新的对象进行同步,在加载完了之后,其他线程在第九行就可以判断跳过锁的的代价直接到第15行代码了。做到很好的并发度。
例如:在最开始如果有1、2、3个线程走到了(1)处,假设1进入了同步块,2、3等待。1实例化后,2进入同步块,发现uniqueInstance已经不为空,跳出同步块。接着3进入,又跳出同步块。
volatile关键字确保:当uniqueInstance变量被初始化成Singleton实例时,多个线程正确地使用uniqueInstance变量。如果性能是你关心的重点,那么这个做法可以帮你大大地减少getInstance()的时间耗费。
至此,上面的写法一方面实现了Lazy-Load,另一个方面也做到了并发度很好的线程安全,一切看上很完美。这是,面试官可能会对你的回答满意的点点头。但是,你此时提出说,其实这种写法还是有问题的!!问题在哪里?假设线程A执行到了第9行,它判断对象为空,于是线程A执行到第12行去初始化这个对象,但初始化是需要耗费时间的,但是这个对象的地址其实已经存在了。此时线程B也执行到了第九行,它判断不为空,于是直接跳到15行得到了这个对象。但是,这个对象还没有被完整的初始化!得到一个没有初始化完全的对象有什么用!!关于这个Double-Checked
Lock的讨论有很多,目前公认这是一个Anti-Pattern,不推荐使用!所以当你的面试官听到你的这番答复,他会不会被Hold住呢?
那么有没有什么更好的写法呢?有!这里又要提出一种新的模式——Initialization
on Demand Holder. 这种方法使用内部类来做到延迟加载对象,在初始化这个内部类的时候,JLS(Java Language Sepcification)会保证这个类的线程安全。这种写法最大的美在于,完全使用了Java虚拟机的机制进行同步保证,没有一个同步的关键字。
public class Singleton
{
private static class SingletonHolder
{
public final static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance()
{
return SingletonHolder.instance;
}
}
public final class EagerSingleton
{
private static EagerSingleton singObj = new EagerSingleton();
private EagerSingleton(){
}
public static EagerSingleton getSingleInstance(){
return singObj;
}
}
这种写法就是所谓的饥饿模式,每个对象在没有使用之前就已经初始化了。这就可能带来潜在的性能问题:如果这个对象很大呢?没有使用这个对象之前,就把它加载到了内存中去是一种巨大的浪费。针对这种情况,我们可以对以上的代码进行改进,使用一种新的设计思想——延迟加载(Lazy-load
Singleton)。
public final class LazySingleton
{
private static LazySingleton singObj = null;
private LazySingleton(){
}
public static LazySingleton getSingleInstance(){
if(null == singObj ) singObj
= new LazySingleton();
return singObj;
}
}
这种写法就是所谓的懒汉模式。它使用了延迟加载来保证对象在没有使用之前,是不会进行初始化的。但是,通常这个时候面试官又会提问新的问题来刁难一下。他会问:这种写法线程安全吗?回答必然是:不安全。这是因为在多个线程可能同时运行到第九行,判断singObj为null,于是同时进行了初始化。所以,这是面临的问题是如何使得这个代码线程安全?很简单,在那个方法前面加一个Synchronized就OK了。
public final class ThreadSafeSingleton
{
private static ThreadSafeSingleton singObj = null;
private ThreadSafeSingleton(){
}
public static SynchronizedThreadSafeSingleton getSingleInstance(){
if(null == singObj ) singObj
= new ThreadSafeSingleton();
return singObj;
}
}
写到这里,面试官可能仍然会狡猾的看了你一眼,继续刁难到:这个写法有没有什么性能问题呢?答案肯定是有的!同步的代价必然会一定程度的使程序的并发度降低。那么有没有什么方法,一方面是线程安全的,有可以有很高的并发度呢?我们观察到,线程不安全的原因其实是在初始化对象的时候,所以,可以想办法把同步的粒度降低,只在初始化对象的时候进行同步。这里有必要提出一种新的设计思想——双重检查锁(Double-Checked
Lock)。
public final class DoubleCheckedSingleton
{
private static volatile DoubleCheckedSingletonsingObj = null;
private DoubleCheckedSingleton(){
}
public staticDoubleCheckedSingleton getSingleInstance(){
if(null == singObj )
{
Synchronized(DoubleCheckedSingleton.class){
if(null == singObj)
singObj
= new DoubleCheckedSingleton();
}
}
return singObj;
}
}
这种写法使得只有在加载新的对象进行同步,在加载完了之后,其他线程在第九行就可以判断跳过锁的的代价直接到第15行代码了。做到很好的并发度。
例如:在最开始如果有1、2、3个线程走到了(1)处,假设1进入了同步块,2、3等待。1实例化后,2进入同步块,发现uniqueInstance已经不为空,跳出同步块。接着3进入,又跳出同步块。
volatile关键字确保:当uniqueInstance变量被初始化成Singleton实例时,多个线程正确地使用uniqueInstance变量。如果性能是你关心的重点,那么这个做法可以帮你大大地减少getInstance()的时间耗费。
至此,上面的写法一方面实现了Lazy-Load,另一个方面也做到了并发度很好的线程安全,一切看上很完美。这是,面试官可能会对你的回答满意的点点头。但是,你此时提出说,其实这种写法还是有问题的!!问题在哪里?假设线程A执行到了第9行,它判断对象为空,于是线程A执行到第12行去初始化这个对象,但初始化是需要耗费时间的,但是这个对象的地址其实已经存在了。此时线程B也执行到了第九行,它判断不为空,于是直接跳到15行得到了这个对象。但是,这个对象还没有被完整的初始化!得到一个没有初始化完全的对象有什么用!!关于这个Double-Checked
Lock的讨论有很多,目前公认这是一个Anti-Pattern,不推荐使用!所以当你的面试官听到你的这番答复,他会不会被Hold住呢?
那么有没有什么更好的写法呢?有!这里又要提出一种新的模式——Initialization
on Demand Holder. 这种方法使用内部类来做到延迟加载对象,在初始化这个内部类的时候,JLS(Java Language Sepcification)会保证这个类的线程安全。这种写法最大的美在于,完全使用了Java虚拟机的机制进行同步保证,没有一个同步的关键字。
public class Singleton
{
private static class SingletonHolder
{
public final static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance()
{
return SingletonHolder.instance;
}
}
相关文章推荐
- 设计一个线程安全的单例(Singleton)模式
- 懒汉式加载的单例模式怎么个线程不安全?
- 高并发下最全线程安全的单例模式几种实现
- 线程安全的单例模式
- C++ 实现的线程安全的单例模式类
- 线程安全的单例模式
- 线程安全的单例模式
- 单例模式与线程安全问题浅析
- 简单且线程安全的两个单例模式java程序
- 线程安全的单例模式的几种实现方法分享
- 解决多线程单例模式的线程不安全问题
- 线程安全的单例模式
- 设计模式之懒汉单例线程安全
- java并发的线程安全单例模式
- C++的单例模式与线程安全单例模式(懒汉/饿汉)
- 深度剖析java线程安全|内存模型|生产消费者模式|
- Java线程安全单例模式实现
- java线程安全的单例模式
- 线程安全的单例模式(面试必备点)
- 线程安全的单例模式