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面试题

[传统单例模式双重检查锁存在的问题]##

public class Singleton {
    private static Singleton sInstance;
    public static Singleton getInstance() {
        if (sInstance == null) {　　// 位置1
            synchronized (Singleton.class) {
                if (sInstance == null) {
                    sInstance = new Singleton();　　// 位置2
                }
            }
        }
        return sInstance;
    }
    private Singleton() {}

这种方式使用双重检查锁，多线程环境下执行getInstance()时先判断单例对象是否已经初始化，如果已经初始化，就直接返回单例对象，如果未初始化，就在同步代码块中先进行初始化，然后返回，效率很高。

但是这种方式是一个错误的优化，问题的根源出在位置2

sInstance =new Singleton();这句话创建了一个对象，他可以分解成为如下3行代码：

memory = allocate();　　// 1.分配对象的内存空间
ctorInstance(memory);　　// 2.初始化对象
sInstance = memory;　　// 3.设置sInstance指向刚分配的内存地址

上述伪代码中的2和3之间可能会发生重排序，重排序后的执行顺序如下

memory = allocate();　　// 1.分配对象的内存空间
sInstance = memory;　　// 2.设置sInstance指向刚分配的内存地址，此时对象还没有被初始化
ctorInstance(memory);　　// 3.初始化对象

因为这种重排序并不影响Java规范中的规范：intra-thread sematics允许那些在单线程内不会改变单线程程序执行结果的重排序。

但是多线程并发时可能会出现以下情况

image.png

线程B访问到的是一个还未初始化的对象。
解决方案1：

public class Singleton {
private static volatile Singleton sInstance;
public static Singleton getInstance() {
        if (sInstance == null) {
                synchronized (Singleton.class) {
                        if (sInstance == null) {
                           sInstance = new Singleton();
                            }
                        }
                    }
                    return sInstance;
            }
private Singleton() {}
}

将对象声明为volatitle后，前面的重排序在多线程环境中将会被禁止

解决方案2：

public class Singleton {
    private Singleton(){};
    private static class Inner{
        private static Singleton SINGLETION=new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return Inner.SINGLETION;
    }
}

静态内部类不会随着外部类的初始化而初始化，他是要单独去加载和初始化的，当第一次执行getInstance方法时，Inner类会被初始化。

静态对象SINGLETION的初始化在Inner类初始化阶段进行，类初始化阶段即虚拟机执行类构造器<clinit>()方法的过程。

虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境下被正确的加锁和同步，如果多个线程同时初始化一个类，只会有一个线程执行这个类的<clinit>()方法，其它线程都会阻塞等待。

最后编辑于：2020.04.05 21:51:16