資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：關(guān)于對于重排序的講解，強(qiáng)烈推薦閱讀程曉明寫的深入理解內(nèi)存模型二重排序。語義語義單線程下，為了優(yōu)化可以對操作進(jìn)行重排序。編譯器和處理器為單個線程實現(xiàn)了語義，但對于多線程并不實現(xiàn)語義。雙重加載的單例模式分析即雙重檢查加鎖。
1. 引言版權(quán)聲明：本文由吳仙杰創(chuàng)作整理，轉(zhuǎn)載請注明出處：https://segmentfault.com/a/1190000009231182
在開始分析雙重加鎖單例代碼之前，我們需要先理解 java 內(nèi)存模式的重排序和無序?qū)懭胩匦浴?/p> 2. Java 內(nèi)存模型——重排序
在計算機(jī)中，軟件技術(shù)和硬件技術(shù)有一個共同的目標(biāo)：在不改變程序執(zhí)行結(jié)果的前提下，盡可能的開發(fā)并行度。
同樣 Java 為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，在它的編譯和處理時會對代碼進(jìn)行重新排序，從而達(dá)到更高的并行度提升程序性能。
Java 在進(jìn)行重排序操作時會遵守數(shù)據(jù)依賴性，即編譯器和處理器不會改變存在數(shù)據(jù)依賴關(guān)系的兩個操作的執(zhí)行順序。
關(guān)于對于重排序的講解，強(qiáng)烈推薦閱讀程曉明寫的《深入理解Java內(nèi)存模型（二）——重排序》。
2.1 as-if-serial 語義as-if-serial 語義
: 單線程下，為了優(yōu)化可以對操作進(jìn)行重排序。
Java 編譯器和處理器為單個線程實現(xiàn)了 as-if-serial 語義，但對于多線程并不實現(xiàn) as-if-serial 語義。
2.2 無序?qū)懭?/b>若程序定義的變量之間沒有依賴關(guān)系，那么這兩個變量在 JVM 中的加載順序是不確定的。
3. 單例模式單例模式帶來的好處：
方便共享通用的資源。
避免頻繁操作共享資源所帶來的性能消耗。
而我們已單例模式有有餓漢式（static 變量，在類加載時就進(jìn)行初始化一次）與懶漢式（在使用到時才初始化一次）兩種，考慮到對于始初化單例類的開銷較大，往往我們需要創(chuàng)建單例是懶加載的，即在程序使用到單例時才創(chuàng)建，從而可以避免創(chuàng)建單例時拖慢程序的啟動速度。
所以對于使用單例模式有兩個要求：（1）懶加載。（2）多線程安全。
3.1 雙重加載的單例模式分析DCL(double-checked locking) 即雙重檢查加鎖。因為 DCL 模式的單例是懶加載的，所以這往往也是在許多項目中最容易見到的單例模式寫法。但是這種方式創(chuàng)建的單例，是多線程安全的嗎？
對于雙重檢查加載的單例代碼：
package com.wuxianjiezh.demo.threadpool;
public class Singleton {
private static Singleton instance;
// 私有化的構(gòu)造方法，保證外部的類不能通過構(gòu)造器來實例化
private Singleton() {
}
// 雙重檢查加鎖來獲取對象單例
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
假設(shè)有二個線程要獲取上面的單例，當(dāng)其中 線程一 進(jìn)入同步塊執(zhí)行到 instance = new Singleton(); 時，線程二 來到了 鎖 外的第一個 null 判斷。注意這里，線程一 在執(zhí)行 instance = new Singleton(); 這段代碼時有以下幾個步驟，其中執(zhí)行是無序的（無序?qū)懭耄赡艹霈F(xiàn)下面這種情況：
// 1. 為 Singleton 對象分配內(nèi)存 memory = allocate(); // 2. 注意現(xiàn)在 instance 是非空的，但還沒初始化 instance = memory; // 3. 調(diào)用 Singleton 的構(gòu)造函數(shù)，傳遞 instance ctorSingleton(instance);
當(dāng)在執(zhí)行到 instance = memory; 時，線程二 進(jìn)入了第一次的 null 判斷，此才 線程二 判斷 instance 不為 null，返回了 instance，但此時返回的不是單例的實例對象，而是內(nèi)存對象。
3.2 單例模式推薦寫法使用靜態(tài)內(nèi)部類：
package com.wuxianjiezh.demo.threadpool;
public class Singleton {
// 私有化的構(gòu)造方法，保證外部的類不能通過構(gòu)造器來實例化
private Singleton() {
}
// 靜態(tài)內(nèi)部類只會被加載一次
// 內(nèi)部類 SingletonHolder 只有在 getInstance() 方法第一次調(diào)用的時候才會被加載（實現(xiàn)了lazy）
// 而且其加載過程是線程安全的（多線程安全）
private static class SingletonHolder {
// 單例變量
// 常規(guī)寫法
// private static final Singleton instance = new Singleton();
// 假設(shè)單例對象構(gòu)造方法會拋出異常時的寫法
private static final Singleton instance;
static {
instance = new Singleton();
}
}
// 獲取單例對象實例
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
}
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