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Java中使用 Volatile實現單例模式的方法？相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。
單例模式
回顧一下，單線程下的單例模式代碼
餓漢式
public class sington(){
public final static INSTANCE = new singleton();
private singleton(){}
}第二種：jdk1.5之后用枚舉類型
枚舉類型：表示該類型的對象是有限的幾個
我們可以限定為1個，就稱了單例
public enum Singleto{
INSTANCE
}第三種靜態代碼塊
public class Singleton{
public final static INSTANCE;
static{
INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton(){}
}懶漢式構造器私有化
用一個靜態變量保存這個唯一實例
提供一個靜態方法，獲取這個實例
public class Singleton{
private static Singleton INSTANCE;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
if(instance==null){
INSTANCE = new Singleton();
}
return INSTANCE;
}
}public class SingletonDemo {
private static SingletonDemo instance = null;
private SingletonDemo () {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是構造方法SingletonDemo");
}
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
return instance;
}
public static void main(String[] args) {
// 這里的 == 是比較內存地址
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
}
}最后輸出結果：
但是在多線程的環境下，我們的單例模式是否還是同一個對象了
public class SingletonDemo {
private static SingletonDemo instance = null;
private SingletonDemo () {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是構造方法SingletonDemo");
}
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
return instance;
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
SingletonDemo.getInstance();
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}從下面的結果我們可以看出，我們通過SingletonDemo.getInstance() 獲取到的對象，并不是同一個，而是被下面幾個線程都進行了創建，那么在多線程環境下，單例模式如何保證呢？
解決方法一
引入synchronized關鍵字
public synchronized static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
return instance;
}輸出結果：
我們能夠發現，通過引入Synchronized關鍵字，能夠解決高并發環境下的單例模式問題
但是synchronized屬于重量級的同步機制，它只允許一個線程同時訪問獲取實例的方法，但是為了保證數據一致性，而減低了并發性，因此采用的比較少
解決方法二
通過引入DCL Double Check Lock雙端檢鎖機制
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
// 同步代碼段的時候，進行檢測
synchronized (SingletonDemo.class) {
if(instance == null) {
instance = new SingletonDemo();
}
}
}
return instance;
}最后輸出的結果為：
從輸出結果來看，確實能夠保證單例模式的正確性，但是上面的方法還是存在問題的
DCL（雙端檢鎖）機制不一定是線程安全的，原因是有指令重排的存在，加入volatile可以禁止指令重排
原因是在某一個線程執行到第一次檢測的時候，讀取到 instance 不為null，instance的引用對象可能沒有完成實例化。因為 instance = new SingletonDemo()；可以分為以下三步進行完成：
但是我們通過上面的三個步驟，能夠發現，步驟2 和 步驟3之間不存在 數據依賴關系，而且無論重排前 還是重排后，程序的執行結果在單線程中并沒有改變，因此這種重排優化是允許的。
這樣就會造成什么問題呢？
也就是當我們執行到重排后的步驟2，試圖獲取instance的時候，會得到null，因為對象的初始化還沒有完成，而是在重排后的步驟3才完成，因此執行單例模式的代碼時候，就會重新在創建一個instance實例
指令重排只會保證串行語義的執行一致性（單線程），但并不會關系多線程間的語義一致性
所以當一條線程訪問instance不為null時，由于instance實例未必已初始化完成，這就造成了線程安全的問題
所以需要引入volatile，來保證出現指令重排的問題，從而保證單例模式的線程安全性
private static volatile SingletonDemo instance = null;
最終代碼
public class SingletonDemo {
private static volatile SingletonDemo instance = null;
private SingletonDemo () {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是構造方法SingletonDemo");
}
public static SingletonDemo getInstance() {
if(instance == null) {
// a 雙重檢查加鎖多線程情況下會出現某個線程雖然這里已經為空，但是另外一個線程已經執行到d處
synchronized (SingletonDemo.class) //b
{
//c不加volitale關鍵字的話有可能會出現尚未完全初始化就獲取到的情況。原因是內存模型允許無序寫入
if(instance == null) {
// d 此時才開始初始化
instance = new SingletonDemo();
}
}
}
return instance;
}
public static void main(String[] args) {
// // 這里的 == 是比較內存地址
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
// System.out.println(SingletonDemo.getInstance() == SingletonDemo.getInstance());
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
SingletonDemo.getInstance();
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}看完上述內容，你們掌握Java中使用 Volatile實現單例模式的方法的方法了嗎？如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！
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