1 前言

單例模式是我們經(jīng)常使用的一種模式，一般來說很多資料都建議我們寫成如下的模式：

/** * Created by qiyei2015 on 2017/5/13. */public class Instance { private String str = ''; private int a = 0; private static Instance ins = null; /** * 構(gòu)造方法私有化 */ private Instance(){ str = 'hello'; a = 20; } /** * DCL方式獲取單例 * @return */ public static Instance getInstance(){ if (ins == null){ synchronized (Instance.class){if (ins == null){ ins = new Instance();} } } return ins; } }

但是這種方式其實是有缺陷的，具體什么缺陷呢？我們首先要了解JVM了內(nèi)存模型，請看下面分析

2 JVM內(nèi)存模型

JVM模型如下圖：

這里著重介紹下VM Stack,其他的我相信都比較熟悉。

VM Stack是線程私有的區(qū)域。他是java方法執(zhí)行時的字典：它里面記錄了局部變量表、 操作數(shù)棧、 動態(tài)鏈接、 方法出口等信息。

在《java虛擬機(jī)規(guī)范》一書中對這部分的描述如下：

棧幀（ Frame）是用來存儲數(shù)據(jù)和部分過程結(jié)果的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時也被用來處理動態(tài)鏈接 (Dynamic Linking)、 方法返回值和異常分派（ Dispatch Exception）。

棧幀隨著方法調(diào)用而創(chuàng)建，隨著方法結(jié)束而銷毀——無論方法是正常完成還是異常完成（拋出了在方法內(nèi)未被捕獲的異常）都算作方法結(jié)束。

棧幀的存儲空間分配在 Java 虛擬機(jī)棧（ §2.5.5）之中，每一個棧幀都有自己的局部變量表（ Local Variables， §2.6.1）、操作數(shù)棧（ OperandStack， §2.6.2）和指向當(dāng)前方法所屬的類的運(yùn)行時常量池（ §2.5.5）的引用。

java中某個線程在訪問堆中的線程共享變量時，為了加快訪問速度，提升效率，會把該變量臨時拷貝一份到自己的VM Stack中，并保持和堆中數(shù)據(jù)的同步。

3 傳統(tǒng)DCL方式的缺陷

有了以上的基礎(chǔ)知識我們就可以知道DCL方式的缺陷在哪兒了。當(dāng)線程A在獲取了Instance.class鎖時，對ins進(jìn)行 ins = new Instance() 初始化時，由于這是很多條指令，jvm可能會亂序執(zhí)行。

這個時候如果線程B在執(zhí)行if (ins == null)時，正常情況下，如果為true，說明需要獲取Instance.class鎖，等待初始化。

但是這時候，假設(shè)線程A再沒有對ins進(jìn)行初始化完，比如只對str進(jìn)行了賦值，還沒有來的及對a進(jìn)行賦值，假如jvm將未完成賦值的值拷貝回堆中，這個時候線程B有可能讀到的值就不是為null了，就會造成數(shù)據(jù)丟失的情況。這時候我們發(fā)現(xiàn)線程B獲取的對象中a的值是0，而不是20

因為：對ins的寫操作不 happen-before 對它的讀操作

這就是DCL方式的缺陷，那么怎么避免呢？首先我們需要了解分析多線程的一大利器

4 happen-before原則

Happen-Before規(guī)則：

1 同一個線程中，書寫在前面的操作happen-before書寫在后面的操作。這條規(guī)則是說，在單線程 中操作間happen-before關(guān)系完全是由源代碼的順序決定的，這里的前提“在同一個線程中”是很重要的，這條規(guī)則也稱為單線程規(guī)則 。

這個規(guī)則多少說得有些簡單了，考慮到控制結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)，書寫在后面的操作可能happen-before書寫在前面的操作，不過我想讀者應(yīng)該明白我的意思。

2 對鎖的unlock操作happen-before后續(xù)的對同一個鎖的lock操作。這里的“后續(xù)”指的是時間上的先后關(guān)系，unlock操作發(fā)生在退出同步塊之后，lock操作發(fā)生在進(jìn)入同步塊之前。這是條最關(guān)鍵性的規(guī)則，線程安全性主要依賴于這條規(guī)則。

但是僅僅是這條規(guī)則仍然不起任何作用，它必須和下面這條規(guī)則聯(lián)合起來使用才顯得意義重大。這里關(guān)鍵條件是必須對“同一個鎖”的lock和unlock。

如果操作A happen-before操作B，操作B happen-before操作C，那么操作A happen-before操作C。這條規(guī)則也稱為傳遞規(guī)

3 對volatile字段的寫操作happen-before后續(xù)的對同一個字段的讀操作.（Java5 新增）

4 單例模式的正確寫法

有了以上的分析我們知道，我們只需要在保證對ins的訪問是讀在寫之后即可，因此正確的做法是在ins 前加上一個關(guān)鍵字volatile。因此DCL的正確寫法應(yīng)該如下：

/** * Created by qiyei2015 on 2017/5/13. */public class Instance { private String str = ''; private int a = 0; private volatile static Instance ins = null; /** * 構(gòu)造方法私有化 */ private Instance(){ str = 'hello'; a = 20; } /** * DCL方式獲取單例 * @return */ public static Instance getInstance(){ if (ins == null){ synchronized (Instance.class){if (ins == null){ ins = new Instance();} } } return ins; }}

其實單例模式也有另一種我很喜歡的寫法，那就是內(nèi)部類：

/** * Created by qiyei2015 on 2017/5/13. */public class Instance { /** * 構(gòu)造方法私有化 */ private Instance(){ } private static class SingleHolder{ private static final Instance ins = new Instance(); } /** * 內(nèi)部類方式獲取單例 * @return */ public static Instance getInstance(){ return SingleHolder.ins; } }

這種從jvm虛擬機(jī)上保證了單例，并且也是懶式加載。

以上這篇淺談java 單例模式DCL的缺陷及單例的正確寫法就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持好吧啦網(wǎng)。