宿州网站开发,贵阳网站建设哪家,为什么有的网站点不开,企业网站制作及cms技术Java 单例模式#xff1a;懒加载#xff08;延迟加载#xff09;和即时加载
引言
在开发中#xff0c;如果某个实例的创建需要消耗很多系统资源#xff0c;那么我们通常会使用惰性加载机制#xff08;或懒加载、延时加载#xff09;#xff0c;也就是说只有当使用到这…Java 单例模式懒加载延迟加载和即时加载
引言
在开发中如果某个实例的创建需要消耗很多系统资源那么我们通常会使用惰性加载机制或懒加载、延时加载也就是说只有当使用到这个实例的时候才会创建这个实例这个好处在单例模式中得到了广泛应用。这个机制在单线程环境下的实现非常简单然而在多线程环境下却存在隐患。
1、单例模式的惰性加载
通常当我们设计一个单例类的时候会在类的内部构造这个类通过构造函数或者在定义处直接创建并对外提供一个static getInstance() 方法提供获取该单例对象的途径。
public class Singleton
{ private static Singleton instance new Singleton(); private Singleton(){ … } public static Singleton getInstance(){ return instance; }
} 这样的代码缺点是第一次加载类的时候会连带着创建 Singleton 实例这样的结果与我们所期望的不同因为创建实例的时候可能并不是我们需要这个实例的时候。同时如果这个Singleton 实例的创建非常消耗系统资源而应用始终都没有使用 Singleton 实例那么创建 Singleton 消耗的系统资源就被白白浪费了。
为了避免这种情况我们通常使用惰性加载的机制也就是在使用的时候才去创建。
public class Singleton{ private static Singleton instance null; private Singleton(){ … } public static Singleton getInstance(){ if (instance null) instance new Singleton(); return instance; }
} 2、惰性加载在多线程中的问题
先将惰性加载的代码提取出来
public static Singleton getInstance(){ if (instance null) instance new Singleton(); return instance;
} 这是如果两个线程 A 和 B 同时执行了该方法然后以如下方式执行
A 进入 if 判断此时 foo 为 null因此进入 if 内B 进入 if 判断此时 A 还没有创建 foo因此 foo 也为 null因此 B 也进入 if 内A 创建了一个 Foo 并返回B 也创建了一个 Foo 并返回 此时问题出现了我们的单例被创建了两次而这并不是我们所期望的。
3. 各种解决方案及其存在的问题
3.1 使用 Class 锁机制 以上问题最直观的解决办法就是给 getInstance 方法加上一个 synchronize 前缀这样每次只允许一个现成调用 getInstance 方法
public static synchronized Singleton getInstance(){ if (instance null) instance new Singleton(); return instance;
} 这种解决办法的确可以防止错误的出现但是它却很影响性能每次调用 getInstance 方法的时候都必须获得 Singleton 的锁而实际上当单例实例被创建以后其后的请求没有必要再使用互斥机制了
3.2 double-checked locking 曾经有人为了解决以上问题提出了 double-checked locking 的解决方案
public static Singleton getInstance(){ if (instance null) synchronized(instance){ if(instance null) instance new Singleton(); } return instance;
} 让我们来看一下这个代码是如何工作的首先当一个线程发出请求后会先检查 instance 是否为null如果不是则直接返回其内容这样避免了进入 synchronized 块所需要花费的资源。其次即使第2节提到的情况发生了两个线程同时进入了第一个 if 判断那么他们也必须按照顺序执行 synchronized 块中的代码第一个进入代码块的线程会创建一个新的Singleton实例而后续的线程则因为无法通过if判断而不会创建多余的实例。
上述描述似乎已经解决了我们面临的所有问题但实际上从 JVM 的角度讲这些代码仍然可能发生错误。
对于 JVM 而言它执行的是一个个 Java 指令。在 Java 指令中创建对象和赋值操作是分开进行的也就是说instance new Singleton();语句是分两步执行的。但是 JVM 并不保证这两个操作的先后顺序也就是说有可能 JVM 会为新的 Singleton 实例分配空间然后直接赋值给 instance 成员然后再去初始化这个 Singleton 实例。这样就使出错成为了可能我们仍然以A、B两个线程为例
A、B线程同时进入了第一个if判断A首先进入synchronized块由于instance为null所以它执行instance new Singleton();由于JVM内部的优化机制JVM先画出了一些分配给Singleton实例的空白内存并赋值给instance成员注意此时JVM没有开始初始化这个实例然后A离开了synchronized块。B进入synchronized块由于instance此时不是null因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。此时B线程打算使用Singleton实例却发现它没有被初始化于是错误发生了。
4. 通过内部类实现多线程环境中的单例模式
为了实现慢加载并且不希望每次调用 getInstance 时都必须互斥执行最好并且最方便的解决办法如下
public class Singleton{ private Singleton(){ … } private static class SingletonContainer{ private static Singleton instance new Singleton(); } public static Singleton getInstance(){ return SingletonContainer.instance; }
} JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候这个类的加载过程是线程互斥的。
这样当我们第一次调用getInstance的时候JVM能够帮我们保证instance只被创建一次并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕这样我们就不用担心3.2中的问题。此外该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制这样就解决了3.1中的低效问题。
最后 instance 是在第一次加载 SingletonContainer 类时被创建的而 SingletonContainer 类则在调用 getInstance 方法的时候才会被加载因此也实现了惰性加载。
