java单例dcl_浅谈java单例模式DCL的缺陷及单例的正确写法

1 前言

单例模式是我们经常使用的一种模式&＃xff0c;一般来说很多资料都建议我们写成如下的模式&＃xff1a;

/**

* Created by qiyei2015 on 2017/5/13.

*/

public class Instance {

private String str &＃61; "";

private int a &＃61; 0;

private static Instance ins &＃61; null;

/**

* 构造方法私有化

*/

private Instance(){

str &＃61; "hello";

a &＃61; 20;

}

/**

* DCL方式获取单例

* &＃64;return

*/

public static Instance getInstance(){

if (ins &＃61;&＃61; null){

synchronized (Instance.class){

if (ins &＃61;&＃61; null){

ins &＃61; new Instance();

}

}

}

return ins;

}

}

但是这种方式其实是有缺陷的&＃xff0c;具体什么缺陷呢&＃xff1f;我们首先要了解JVM了内存模型&＃xff0c;请看下面分析

2 JVM内存模型

JVM模型如下图&＃xff1a;

这里着重介绍下VM Stack,其他的我相信都比较熟悉。

VM Stack是线程私有的区域。他是java方法执行时的字典&＃xff1a;它里面记录了局部变量表、 操作数栈、 动态链接、 方法出口等信息。

在《java虚拟机规范》一书中对这部分的描述如下&＃xff1a;

栈帧( Frame)是用来存储数据和部分过程结果的数据结构&＃xff0c;同时也被用来处理动态链接 (Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派( Dispatch Exception)。

栈帧随着方法调用而创建&＃xff0c;随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成(抛出了在方法内未被捕获的异常)都算作方法结束。

栈帧的存储空间分配在 Java 虚拟机栈( §2.5.5)之中&＃xff0c;每一个栈帧都有自己的局部变量表( Local Variables&＃xff0c; §2.6.1)、操作数栈( OperandStack&＃xff0c; §2.6.2)和指向当前方法所属的类的运行时常量池( §2.5.5)的引用。

java中某个线程在访问堆中的线程共享变量时&＃xff0c;为了加快访问速度&＃xff0c;提升效率&＃xff0c;会把该变量临时拷贝一份到自己的VM Stack中&＃xff0c;并保持和堆中数据的同步。

3 传统DCL方式的缺陷

有了以上的基础知识我们就可以知道DCL方式的缺陷在哪儿了。当线程A在获取了Instance.class锁时&＃xff0c;对ins进行 ins &＃61; new Instance() 初始化时&＃xff0c;由于这是很多条指令&＃xff0c;jvm可能会乱序执行。

这个时候如果线程B在执行if (ins &＃61;&＃61; null)时&＃xff0c;正常情况下&＃xff0c;如果为true&＃xff0c;说明需要获取Instance.class锁&＃xff0c;等待初始化。

但是这时候&＃xff0c;假设线程A再没有对ins进行初始化完&＃xff0c;比如只对str进行了赋值&＃xff0c;还没有来的及对a进行赋值&＃xff0c;假如jvm将未完成赋值的值拷贝回堆中&＃xff0c;这个时候线程B有可能读到的值就不是为null了&＃xff0c;就会造成数据丢失的情况。这时候我们发现线程B获取的对象中a的值是0&＃xff0c;而不是20

因为&＃xff1a;对ins的写操作不 happen-before 对它的读操作

这就是DCL方式的缺陷&＃xff0c;那么怎么避免呢&＃xff1f;首先我们需要了解分析多线程的一大利器

4 happen-before原则

Happen-Before规则&＃xff1a;

1 同一个线程中&＃xff0c;书写在前面的操作happen-before书写在后面的操作。这条规则是说&＃xff0c;在单线程 中操作间happen-before关系完全是由源代码的顺序决定的&＃xff0c;这里的前提“在同一个线程中”是很重要的&＃xff0c;这条规则也称为单线程规则 。

这个规则多少说得有些简单了&＃xff0c;考虑到控制结构和循环结构&＃xff0c;书写在后面的操作可能happen-before书写在前面的操作&＃xff0c;不过我想读者应该明白我的意思。

2 对锁的unlock操作happen-before后续的对同一个锁的lock操作。这里的“后续”指的是时间上的先后关系&＃xff0c;unlock操作发生在退出同步块之后&＃xff0c;lock操作发生在进入同步块之前。这是条最关键性的规则&＃xff0c;线程安全性主要依赖于这条规则。

但是仅仅是这条规则仍然不起任何作用&＃xff0c;它必须和下面这条规则联合起来使用才显得意义重大。这里关键条件是必须对“同一个锁”的lock和unlock。

如果操作A happen-before操作B&＃xff0c;操作B happen-before操作C&＃xff0c;那么操作A happen-before操作C。这条规则也称为传递规

3 对volatile字段的写操作happen-before后续的对同一个字段的读操作.(Java5 新增)

4 单例模式的正确写法

有了以上的分析我们知道&＃xff0c;我们只需要在保证对ins的访问是读在写之后即可&＃xff0c;因此正确的做法是在ins 前加上一个关键字volatile。因此DCL的正确写法应该如下&＃xff1a;

/**

* Created by qiyei2015 on 2017/5/13.

*/

public class Instance {

private String str &＃61; "";

private int a &＃61; 0;

private volatile static Instance ins &＃61; null;

/**

* 构造方法私有化

*/

private Instance(){

str &＃61; "hello";

a &＃61; 20;

}

/**

* DCL方式获取单例

* &＃64;return

*/

public static Instance getInstance(){

if (ins &＃61;&＃61; null){

synchronized (Instance.class){

if (ins &＃61;&＃61; null){

ins &＃61; new Instance();

}

}

}

return ins;

}

}

其实单例模式也有另一种我很喜欢的写法&＃xff0c;那就是内部类&＃xff1a;

/**

* Created by qiyei2015 on 2017/5/13.

*/

public class Instance {

/**

* 构造方法私有化

*/

private Instance(){

}

private static class SingleHolder{

private static final Instance ins &＃61; new Instance();

}

/**

* 内部类方式获取单例

* &＃64;return

*/

public static Instance getInstance(){

return SingleHolder.ins;

}

}

这种从jvm虚拟机上保证了单例&＃xff0c;并且也是懒式加载。

以上这篇浅谈java 单例模式DCL的缺陷及单例的正确写法就是小编分享给大家的全部内容了&＃xff0c;希望能给大家一个参考&＃xff0c;也希望大家多多支持脚本之家。