【227期】面试官:说说双重检查加锁单例模式为什么两次判断?

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【227期】面试官:说说双重检查加锁单例模式为什么两次判断?

来源:blog.csdn.net/yuan_qh/

article/details/99962482

先列一段代码

package cn.yqh.interview;

public class Singleton {

    private static volatile Singleton singleton = null;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance(){
        //第一次校验singleton是否为空
        if(singleton==null){
            synchronized (Singleton.class){
                //第二次校验singleton是否为空
                if(singleton==null){
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }


    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : "+Singleton.getInstance().hashCode());
                }
            }).start();
        }
    }
}

为什么是双重校验锁实现单例模式呢?

第一次校验: 也就是第一个if(singleton==null),这个是为了代码提高代码执行效率,由于单例模式只要一次创建实例即可,所以当创建了一个实例之后,再次调用getInstance方法就不必要进入同步代码块,不用竞争锁。直接返回前面创建的实例即可。

第二次校验: 也就是第二个if(singleton==null),这个校验是防止二次创建实例,假如有一种情况,当singleton还未被创建时,线程t1调用getInstance方法,由于第一次判断singleton==null,此时线程t1准备继续执行,但是由于资源被线程t2抢占了,此时t2页调用getInstance方法。

同样的,由于singleton并没有实例化,t2同样可以通过第一个if,然后继续往下执行,同步代码块,第二个if也通过,然后t2线程创建了一个实例singleton。

此时t2线程完成任务,资源又回到t1线程,t1此时也进入同步代码块,如果没有这个第二个if,那么,t1就也会创建一个singleton实例,那么,就会出现创建多个实例的情况,但是加上第二个if,就可以完全避免这个多线程导致多次创建实例的问题。

所以说:两次校验都必不可少。

还有,这里的private static volatile Singleton singleton = null;中的volatile也必不可少,volatile关键字可以防止jvm指令重排优化,

因为 singleton = new Singleton() 这句话可以分为三步:

  1. 为 singleton 分配内存空间;
  2. 初始化 singleton;
  3. 将 singleton 指向分配的内存空间。

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。指令重排在单线程下不会出现问题,但是在多线程下会导致一个线程获得一个未初始化的实例。例如:线程T1执行了1和3,此时T2调用 getInstance() 后发现 singleton 不为空,因此返回 singleton, 但是此时的 singleton 还没有被初始化。

使用 volatile 会禁止JVM指令重排,从而保证在多线程下也能正常执行。

这里还说一下volatile关键字的第二个作用,保证变量在多线程运行时的可见性:

在 JDK1.2 之前,Java的内存模型实现总是从主存(即共享内存)读取变量,是不需要进行特别的注意的。而在当前 的 Java 内存模型下,线程可以把变量保存本地内存(比如机器的寄存器)中,而不是直接在主存中进行读写。

这就 可能造成一个线程在主存中修改了一个变量的值,而另外一个线程还继续使用它在寄存器中的变量值的拷贝,造成数 据的不一致。

要解决这个问题,就需要把变量声明为 volatile,这就指示 JVM,这个变量是不稳定的,每次使用它都到主存中进行 读取。

END

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原文始发于微信公众号(Java面试题精选):【227期】面试官:说说双重检查加锁单例模式为什么两次判断?