面试官:说说双重检查加锁单例模式为什么两次判断?
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也调用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:
- 为 singleton 分配内存空间;
- 初始化 singleton;
- 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。
参考: |