单例在多线程下的问题: "懒汉"初始化的线程安全

单例的多线程线程安全问题的描述

通常的多线程的线程安全问题,往往被描述成"多线程共享线程实例变量"

但多线程下的实例变量如果是单例的话,本来就是该共享的,因为单例在同一JVM下只有一个

所以平常的线程安全问题,在这里正好相反,如果多线程不共享单例的实例变量,才是真正的线程安全问题

这也证明了线程安全的本质是"实际值和理论值不符",而不能简单的描述为"多线程共享线程实例变量就是线程安全问题"

自然,如果多线程共享单例,自然也共享单例的状态

下面这样的代码，采用"懒汉"形式的初始化模式,在多线程下，可能会发生错误

如果同时两个线程访问这个单例，一个发现为空，开始建立对象。但是同时在没有建立完的时候，又一个线程进来了，因为上一个线程没有建立完实例，所以第二个实例仍能判断为空。又建立了一个。就不是单例了,单例失败

单例类 public class MySingleton2 { private static MySingleton2 instance; private MySingleton2(){} public static MySingleton2 getInstance() throws InterruptedException { if(instance==null){ Thread.sleep(10000); // 为了展现出错误,我们加了等待时间,以延长初始化的时间 instance = new MySingleton2(); } return instance; }

线程类 调用单例类 public void run(){ MySingleton2 mySingleton2=null; try { mySingleton2 = MySingleton2.getInstance(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(mySingleton2+":"+mySingleton2.hashCode()); }

测试代码:,起10个线程,都引用同一实例(单实例多线程) MyThread myThread= new MyThread(); for(int i=0;i<10;i++){ Thread t = new Thread(myThread,String.valueOf(i)); t.start(); }

执行结果: 看出现多个不同的单例类的实例,违反了单例的规范. com.machome.singleton.MySingleton2@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton2@60aeb0:6336176 com.machome.singleton.MySingleton2@16caf43:23899971 com.machome.singleton.MySingleton2@66848c:6718604 com.machome.singleton.MySingleton2@8813f2:8918002 com.machome.singleton.MySingleton2@1d58aae:30771886 com.machome.singleton.MySingleton2@83cc67:8637543 com.machome.singleton.MySingleton2@e09713:14718739 com.machome.singleton.MySingleton2@de6f34:14577460 com.machome.singleton.MySingleton2@156ee8e:22474382

所以这种"懒汉初始化"只能在单线程下使用。

"懒汉初始化"解决:

法1.用同步锁保护，但会造成性能低下。而且存在"二次检查"的问题.

采用同步getInstance()方法

public synchronized static MySingleton3 getInstance() throws InterruptedException { if(instance==null){ Thread.sleep(10000); instance = new MySingleton3(); } return instance; }

执行:问题解决, com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051

同步代码块

同步方法通常开销很大,造成性能低下,因此建议采用同步代码块,但同步代码块存在"二次检查"的问题

下面对初始化代码块加了同步

public static MySingleton3 getInstance() throws InterruptedException { if(instance==null){ synchronized(MySingleton3.class){ Thread.sleep(10000); instance = new MySingleton3(); } }

执行: 仍出现多个实例 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@60aeb0:6336176 com.machome.singleton.MySingleton3@16caf43:23899971 com.machome.singleton.MySingleton3@66848c:6718604 com.machome.singleton.MySingleton3@8813f2:8918002 com.machome.singleton.MySingleton3@1d58aae:30771886 com.machome.singleton.MySingleton3@83cc67:8637543 com.machome.singleton.MySingleton3@e09713:14718739 com.machome.singleton.MySingleton3@de6f34:14577460 com.machome.singleton.MySingleton3@156ee8e:22474382

加入二次检查

public static MySingleton3 getInstance() throws InterruptedException { if(instance==null){ synchronized(MySingleton3.class){ if(instance==null){ Thread.sleep(10000); instance = new MySingleton3(); } } } return instance; }

执行: 终于正确了 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051 com.machome.singleton.MySingleton3@1270b73:19336051

法2.采用"饿汉初始化"

private static Singleton instance = new Singleton();

或者采用静态块

private static final MySingleton1 instance; static { instance = new MySingleton1(); }

饿汉初始化根本不会存在线程安全问题,但开销是个问题,因为懒汉模式的使用理念是"用时才初始化",饿汉模式则是"不管用不用都初始化",这本身是和业界流行的资源使用习惯相违背的.

不过因为原理相对简单,而且初始化开销毕竟总是一次性的,这个开销也许值得牺牲.所以很多人还是选择相对简单的法2.