当单例模式遇到多线程

注明:文中内容参考来自书籍《Java多线程编程核心技术》第六章
1)懒汉模式:以下代码是完全错误的,线程不安全。项目中写的代码大多属于这种情况,当不存在多线程访问时这种方式应该是可取的。

      public static LazySingleton getInstance() {
        try {
            if (Instance != null) {
    
            } else {
                Thread.sleep(3000);
                Instance = new LazySingleton();
            }
        } catch (InterruptedException exception) {
            exception.printStackTrace();
        }
        return Instance;
    } 

1.1)针对懒汉模式解决方案1: geInstance声明synchronized关键字 ,整个方法上锁

      但是因为是同步运行,必须等到上一个线程释放锁以后才能继续执行,所以效率低下
      synchronized public static LazySingleton getInstance() {
        try {
            if (Instance != null) {
    
            } else {
                Thread.sleep(3000);
                Instance = new LazySingleton();
            }
        } catch (InterruptedException exception) {
            exception.printStackTrace();
        }
        return Instance;
    }

1.2)针对懒汉模式解决方案2: 同步代码块 和方案1一样效率低下

         public static LazySingleton getInstance() {
        try {
            synchronized(LazySingleton.class){
                if (Instance != null) {
    
                } else {
                    Thread.sleep(3000);
                    Instance = new LazySingleton();
                }
            }
                    } catch (InterruptedException exception) {
            exception.printStackTrace();
        }
        return Instance;
    }

1.3)懒汉模式解决方案3: 针对重要代码进行单独同步,然并卵

 public static LazySingleton getInstance() {
        try {

            if (Instance != null) {

            } else {
                Thread.sleep(3000);
                //然并卵,两个不同的线程,仍然会让代码跑到这里,当第一个线程释放锁后,Instance=new LazySingleton()
                //会再次执行,就出现两个实例对象
                synchronized (LazySingleton.class) {
                    Instance = new LazySingleton();
                }
            }
        } catch (InterruptedException exception) {
            exception.printStackTrace();
        }
        return Instance;
    }

1.4)懒汉模式解决方案4:使用DCL双检查锁机制(双重检查Double-Check Locking),大多数多线程结合单例使用的解决方案

public static LazySingleton getInstance() {
        try {

            if (Instance != null) {

            } else {
                Thread.sleep(3000);
                //既保证了不需要同步代码的异步执行性,有保证了单例效果
                //书中的同步代码的异步执行性这样的描述没懂???
                synchronized (LazySingleton.class) {
                    //保证进入这块代码是异步,如果已经实例化,则不再执行初始化代码
                    if (Instance==null) {
                        Instance = new LazySingleton(); 
                    }               
                }
            }
        } catch (InterruptedException exception) {
            exception.printStackTrace();
        }
        return Instance;
    }

2)饿汉模式:书中说getInstance()没有同步 存在线程安全问题,但是在getInstance加了线程休眠,依然hasCode输出一致,所以还没想明白。

public class HungrySingleton implements Serializable{
    /**
     * 不能有其他实例变量
     */
    private static HungrySingleton Instance = new HungrySingleton();
    public static HungrySingleton getInstance() {
        try {
            Thread.sleep(3000); 
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        
        }       
        return Instance;
    }
}

3)静态内置类实现单例模式

public class StaticInnerSingleton {

    /*
     * 静态内之类实现单例模式
     */
    private static class SingletonObject {
        private static StaticInnerSingleton Instance = new StaticInnerSingleton();
    }

    private String content;

    private StaticInnerSingleton() {
    }

    public static StaticInnerSingleton getInstance(String content) {
        SingletonObject.Instance.setContent(content);
        return SingletonObject.Instance;
    }

    public String getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(String.valueOf(super.hashCode()) + ": " + this.content);
        return super.hashCode();
    }

}
  1. 序列化和反序列化的单例模式实现:书中代码是反序列化增加了readResolve 的实现。但是书中是用的protected 关键字修饰,然并卵。然后网址搜索了一篇文章,换成private修饰OK。附上链接[http://www.cnblogs.com/kakafra/archive/2012/10/26/2740436.html]
public class SeriealSingleton implements Serializable{

    private static final long serialVersionUID = -4994911035515393248L;

    private static class SingletonObject{
        private static final SeriealSingleton Instance = new SeriealSingleton();
    }
    private SeriealSingleton() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
    
    public static SeriealSingleton getInstance(){
        return SingletonObject.Instance;
    }
    
    //如果这段代码注释掉,则还是多例 ,书中代码是用protected 修饰这个代码,还是多例模式
    //网上搜到这边文章http://www.cnblogs.com/kakafra/archive/2012/10/26/2740436.html
    //改为private 就是单例了。
    private Object readResolve() throws ObjectStreamException{
        System.out.println("调用了readResolve方法");
        return SingletonObject.Instance;
    }
    
}
  1. static代码块实现单例模式
public class StaticBlockSingleton {
    private static StaticBlockSingleton Instance = null;

    private StaticBlockSingleton() {

    }
    /*
     * 静态代码块在使用来的时候已经执行
     */
    static{
        Instance = new StaticBlockSingleton();
    }
    
    public static StaticBlockSingleton getInstance() {
        return Instance;
    }
}
  1. enum枚举数据类型实现单例模式:应该很少会这样写吧。
public enum EnumSingleton {
    connectionFactory;
    private Connection connection;
    /*
     * 枚举enum和静态代码块特性相似,使用枚举时,构造方法会被自动调用
     * 但是却暴漏了枚举类,违反职责单一原则
     * EnumBetterSingleton
     */
    private EnumSingleton() {
        try {
            System.out.println("Enum Singleton Contructor");
            String url = "jdbc:sqlserver://";
            String username = "sa";
            String password = "";
            String driverName = "com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDriver";
            Class.forName(driverName);
            connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public Connection getConnection(){
        return connection;
    }
}

enum枚举数据类型实现单例模式更好的实现方式:

public class EnumBetterSingleton {
    public enum SelfEnumSingleton {
        connectionFactory;
        private Connection connection;
        private SelfEnumSingleton() {
            try {
                System.out.println("Enum Singleton Contructor");
                String url = "jdbc:sqlserver://";
                String username = "sa";
                String password = "";
                String driverName = "com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDriver";
                Class.forName(driverName);
                connection = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        
        public Connection getConnection(){
            return connection;
        }
    }
    
    public static Connection getConnection(){
        return SelfEnumSingleton.connectionFactory.getConnection();
    }
}

综上,关于单例模式总结结束。
源码地址:[https://github.com/chaozaiai/JavaTrain/tree/master/javamultithreading/chapter06]

本文做一下补充1:
书上的DCL双重检查所机制是正确的,因为书中增加了volatile关键字,保证了instance = new SingletonClass() 在java jdk 5 版本及更新的版本,这句代码不会被重排序,这样的DCL是有效的。因为看了一篇文章,讲无用的DCL。却没有仔细对比书中的源码和文章中的不同。文中最后提到的其中一种方案就是加volatile关键字。只是《Java多线程编程核心技术》并没有强调volatile的重要性。《Java并发编程的艺术》第三章3.8节更细致的讲到了这个问题。

http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html

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