请你说一下双重校验锁实现对象单例(请你解释一下双重校验锁实现对象单例)—java并发知识

        本文旨在作学习记录,内容源自JavaGuide,作者在此基础上进行补充说明、整理论述,使其能以一种更为逻辑地清晰地方式表达出“请你说一下双重校验锁实现对象单例”的理解,更多适应于java面试回答,亦可作对双重校验锁实现对象单例的简要了解。

一、什么是对象单例

        一般的,一个类可以 new 多个对象实例 ,但单例模式下,该类只能 new 一个对象实例,不管调用多少次构造方法,新建的对象总是唯一的,即单例。

二、代码实现

public class Singleton {

    //volatile关键字修饰该对象,禁止指令重排
    private volatile static Singleton uniqueInstance;

    private Singleton() {//私有化构造方法
    }

    public  static Singleton getUniqueInstance() {
       //先判断对象是否已经实例过,没有实例化过才进入加锁代码,
       //加锁会增加开销,第一次简单的判断(不加锁)能提高执行效率
        if (uniqueInstance == null) {
            //类对象加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

三、源码分析

从上至下进行逐步分析:

        ①.volatile关键字修饰该类唯一静态变量。volatile关键字有两个作用,一是保证可见性(这里暂无体现),即其他线程在任何时刻访问到的都是该变量的最新值;二是禁止指令重排,如下:

关于 uniqueInstance = new Singleton(), 这段代码其实是分为三步执行:

1.为 uniqueInstance 分配内存空间

2.初始化 uniqueInstance

3.将 对象引用uniqueInstance 指向分配的内存地址 

        但是由于 JVM 具有指令重排的特性,执行顺序有可能变成 1->3->2。指令重排在单线程环境下不会出现问题,但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如,线程 T1 执行了 1 和 3,此时 T2 调用 getUniqueInstance() 后发现 uniqueInstance 不为空,因此返回 uniqueInstance,但此时 uniqueInstance 还未被初始化。使用 volatile 可以禁止 JVM 的指令重排,保证在多线程环境下也能正常运行  

②.构造方法私有化。确保获取该类的唯一对象实例仅能通过get方法获取。

③.get方法中的两个if判断。因为进入synchronized同步块实现对类加锁会增加锁开销,所以第一个简单的 if 判断(不加锁)能提高执行效率。当对象引用指向空时,进而需要第二次判断,在此之前,线程需要先获取该类的锁,然后再进入第二次if判断,此时至多只有一个线程可以创建该类对象,保证了线程安全。

        至此,该类创建的对象都是唯一确定的。

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