Java中的synchronized關(guān)鍵字
1、synchronized鎖的底層實(shí)現(xiàn)原理
JVM基于進(jìn)入和退出Monitor對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)方法同步和代碼塊同步。代碼塊同步是使用monitorenter和monitorexit指令實(shí)現(xiàn)的,monitorenter指令是在編譯后插入到同步代碼塊的開始位置,而monitorexit是插入到方法結(jié)束處和異常處。任何對(duì)象都有一個(gè)monitor與之關(guān)聯(lián),當(dāng)且一個(gè)monitor被持有后,它將處于鎖定狀態(tài)。
根據(jù)虛擬機(jī)規(guī)范的要求,在執(zhí)行monitorenter指令時(shí),首先要去嘗試獲取對(duì)象的鎖,如果這個(gè)對(duì)象沒被鎖定,或者當(dāng)前線程已經(jīng)擁有了那個(gè)對(duì)象的鎖,把鎖的計(jì)數(shù)器加1;相應(yīng)地,在執(zhí)行monitorexit指令時(shí)會(huì)將鎖計(jì)數(shù)器減1,當(dāng)計(jì)數(shù)器被減到0時(shí),鎖就釋放了。如果獲取對(duì)象鎖失敗了,那當(dāng)前線程就要阻塞等待,直到對(duì)象鎖被另一個(gè)線程釋放為止。
如何判斷這個(gè)對(duì)象是否被鎖定?對(duì)象頭中的MarkWord字段記錄了該對(duì)象的鎖信息。
2、基于synchronized實(shí)現(xiàn)單例模式
public class Singleton {
private volatile static Singleton uniqueInstance;
private Singleton(){
}
public static Singleton getUniqueInstance() {
//沒有實(shí)例化才加鎖
if (uniqueInstance == null) {
//給類對(duì)象加鎖
synchronized (Singleton.class) {
if (uniqueInstance == null)
uniqueInstance = new Singleton();
}
}
return uniqueInstance;
}
// public static synchronized Singleton getUniqueInstance(){
// if(uniqueInstance==null){
// uniqueInstance = new Singleton();
// }
// return uniqueInstance;
// }
}
首先說(shuō)一下為什么不采用第二種方式實(shí)現(xiàn)單例:不管該對(duì)象是否已經(jīng)實(shí)例化,都要調(diào)用這個(gè)同步方法,會(huì)導(dǎo)致大量的線程進(jìn)入阻塞;而采用雙重鎖檢驗(yàn),可以在第一次判斷不為空的時(shí)候就直接返回,不用進(jìn)入同步代碼塊。
幾個(gè)要點(diǎn):
- 為什么uniqueInstance屬性要用volatile修飾?new操作并非一個(gè)原子性操作,分為三個(gè)步驟(分配對(duì)象的內(nèi)存空間、初始化對(duì)象、設(shè)置
uniqueInstance指向剛分配的內(nèi)存地址),如果不使用volatile,2和3之間可能發(fā)生指令重排,導(dǎo)致外部訪問(wèn)到一個(gè)還沒有初始化的對(duì)象。 - 為什么構(gòu)造方法時(shí)私有的?防止對(duì)象在其他地方被創(chuàng)建。
- 為什么uniqueInstance是私有靜態(tài)的?私有使得外部只能通過(guò)特定的方式去訪問(wèn)對(duì)象,靜態(tài)是因?yàn)橐陟o態(tài)方法中訪問(wèn)該對(duì)象。
- 為什么getUniqueInstance()方式是公共、靜態(tài)的?public使得外界統(tǒng)一通過(guò)訪問(wèn)該方法獲得對(duì)象,static使得程序可以通過(guò)類名獲取對(duì)象。
- 為什么采用雙重檢測(cè)初始化對(duì)象?第一次檢測(cè)主要用來(lái)判斷對(duì)象是否已經(jīng)創(chuàng)建,如果已創(chuàng)建則直接返回;第二次檢測(cè)是因?yàn)椋嚎赡苡卸鄠€(gè)線程在第一次檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)對(duì)象為空,同時(shí)進(jìn)入同步代碼塊,但只有一個(gè)線程會(huì)搶到鎖并創(chuàng)建對(duì)象,其他線程阻塞排隊(duì)等待鎖的釋放。當(dāng)創(chuàng)建對(duì)象的線程返回后,阻塞的線程會(huì)被喚醒,這時(shí)候?qū)ο笠呀?jīng)不為空,所以需要第二次檢測(cè)來(lái)阻止對(duì)象的多次創(chuàng)建。
3、利用類加載實(shí)現(xiàn)單例模式(餓漢模式)
public class SingleTon2 {
/** 內(nèi)置對(duì)象是靜態(tài)的,并且直接創(chuàng)建對(duì)象,保證對(duì)象在初始化時(shí)加載完成 */
public static SingleTon2 instance = new SingleTon2();
/** 構(gòu)造方法私有,防止對(duì)象在其他地方被創(chuàng)建 */
private SingleTon2(){
}
/** 公共靜態(tài)方法返回對(duì)象 */
public static SingleTon2 getInstance(){
return instance;
}
}
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