java多線程之線程安全的單例模式
概念:
java中單例模式是一種常見的設(shè)計(jì)模式,單例模式分三種:懶漢式單例、餓漢式單例、登記式單例三種。
單例模式有一下特點(diǎn):
1、單例類只能有一個(gè)實(shí)例。
2、單例類必須自己創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例。
3、單例類必須給所有其他對(duì)象提供這一實(shí)例。
單例模式確保某個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例,而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,線程池、緩存、日志對(duì)象、對(duì)話框、打印機(jī)、顯卡的驅(qū)動(dòng)程序?qū)ο蟪1辉O(shè)計(jì)成單例。這些應(yīng)用都或多或少具有資源管理器的功能。每臺(tái)計(jì)算機(jī)可以有若干個(gè)打印機(jī),但只能有一個(gè)Printer Spooler,以避免兩個(gè)打印作業(yè)同時(shí)輸出到打印機(jī)中。每臺(tái)計(jì)算機(jī)可以有若干通信端口,系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)集中管理這些通信端口,以避免一個(gè)通信端口同時(shí)被兩個(gè)請(qǐng)求同時(shí)調(diào)用??傊?,選擇單例模式就是為了避免不一致狀態(tài),避免政出多頭。
這里主要詳細(xì)介紹兩種:懶漢式和餓漢式
一、立即加載/餓漢式
在調(diào)用方法前,實(shí)例就已經(jīng)被創(chuàng)建,代碼:
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep1; public class MyObject { // 立即加載方式==惡漢模式 private static MyObject myObject = new MyObject(); private MyObject() { } public static MyObject getInstance() { // 此代碼版本為立即加載 // 此版本代碼的缺點(diǎn)是不能有其他實(shí)例變量 // 因?yàn)間etInstance()方法沒有同步 // 所以有可能出現(xiàn)非線程安全的問題 return myObject; } }
創(chuàng)建線程類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep1; public class MyThread extends Thread { @Override public void run() { System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode()); } }
創(chuàng)建運(yùn)行類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep1; public class Run { public static void main(String[] args) { MyThread t1 = new MyThread(); MyThread t2 = new MyThread(); MyThread t3 = new MyThread(); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
運(yùn)行結(jié)果
167772895
167772895
167772895
hashCode是同一個(gè)值,說明對(duì)象也是同一個(gè),說明實(shí)現(xiàn)了立即加載型的單利模式
二、延遲加載/懶漢式
在調(diào)用方法以后實(shí)例才會(huì)被創(chuàng)建,實(shí)現(xiàn)方案可以是將實(shí)例化放到無參構(gòu)造函數(shù)當(dāng)中,這樣只有當(dāng)調(diào)用的時(shí)候才會(huì)創(chuàng)建對(duì)象的實(shí)例,代碼:
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep2; public class MyObject { private static MyObject myObject; private MyObject() { } public static MyObject getInstance() { // 延遲加載 if (myObject != null) { } else { myObject = new MyObject(); } return myObject; } }
創(chuàng)建線程類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep2; public class MyThread extends Thread { @Override public void run() { System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode()); } }
創(chuàng)建運(yùn)行類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep2; public class Run { public static void main(String[] args) { MyThread t1 = new MyThread(); t1.start(); } }
運(yùn)行結(jié)果
167772895
這樣雖然取出了一個(gè)對(duì)象的實(shí)例,但是如果在多線程的環(huán)境中,就會(huì)出現(xiàn)多個(gè)實(shí)例的情況,這樣就不是單例模式了
運(yùn)行測(cè)試類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep2; public class Run { public static void main(String[] args) { MyThread t1 = new MyThread(); MyThread t2 = new MyThread(); MyThread t3 = new MyThread(); MyThread t4 = new MyThread(); MyThread t5 = new MyThread(); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); t5.start(); } }
運(yùn)行結(jié)果
980258163
1224717057
1851889404
188820504
1672864109
既然出現(xiàn)問題,就要解決問題,在懶漢模式中的多線程的解決方案,代碼:
第一種方案,最常見的,加synchronized,而synchronized可以加到不同的位置
第一種,方法鎖
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep3; public class MyObject { private static MyObject myObject; private MyObject() { } synchronized public static MyObject getInstance() { // 延遲加載 try { if (myObject != null) { } else { // 模擬在創(chuàng)建對(duì)象之前做一些準(zhǔn)備性的工作 Thread.sleep(2000); myObject = new MyObject(); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return myObject; } }
這種synchronized的同步方案導(dǎo)致效率過于低下,整個(gè)方法都被鎖住
第二種synchronized使用方案
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep3; public class MyObject { private static MyObject myObject; private MyObject() { } public static MyObject getInstance() { // 延遲加載 try { synchronized (MyObject.class) { if (myObject != null) { } else { // 模擬在創(chuàng)建對(duì)象之前做一些準(zhǔn)備性的工作 Thread.sleep(2000); myObject = new MyObject(); } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return myObject; } }
這種方法效率一樣很低,方法內(nèi)的所有代碼都被鎖住,只需要鎖住關(guān)鍵代碼就好,第三種synchronized使用方案
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep3;
public class MyObject { private static MyObject myObject; private MyObject() { } public static MyObject getInstance() { // 延遲加載 try { if (myObject != null) { } else { // 模擬在創(chuàng)建對(duì)象之前做一些準(zhǔn)備性的工作 Thread.sleep(2000); synchronized (MyObject.class) { myObject = new MyObject(); } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return myObject; } }
這么寫看似是最優(yōu)方案了,但是,運(yùn)行一下結(jié)果,發(fā)現(xiàn),其實(shí)它是非線程安全的
結(jié)果:
1224717057
971173439
1851889404
1224717057
1672864109
Why?
雖然鎖住了對(duì)象創(chuàng)建的語句,每次只能有一個(gè)線程完成創(chuàng)建,但是,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線程進(jìn)來創(chuàng)建完成Object對(duì)象以后,第二個(gè)線程進(jìn)來還是可以繼續(xù)創(chuàng)建的,因?yàn)槲覀兙o緊只鎖住了創(chuàng)建語句,這個(gè)問題解決方案
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep3; public class MyObject { private static MyObject myObject; private MyObject() { } public static MyObject getInstance() { // 延遲加載 try { if (myObject != null) { } else { // 模擬在創(chuàng)建對(duì)象之前做一些準(zhǔn)備性的工作 Thread.sleep(2000); synchronized (MyObject.class) { if (myObject == null) { myObject = new MyObject(); } } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return myObject; } }
只需要在鎖里面再添加一個(gè)判斷,就可以保證單例了,這個(gè)是DCL雙檢查機(jī)制
結(jié)果如下:
1224717057
1224717057
1224717057
1224717057
1224717057
三、使用內(nèi)置靜態(tài)類實(shí)現(xiàn)單例
主要代碼
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep4; public class MyObject { // 內(nèi)部類方式 private static class MyObjectHandler { private static MyObject myObject = new MyObject(); } public MyObject() { } public static MyObject getInstance() { return MyObjectHandler.myObject; } }
線程類代碼
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep4; public class MyThread extends Thread { @Override public void run() { System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode()); } }
運(yùn)行類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep4; public class Run { public static void main(String[] args) { MyThread t1 = new MyThread(); MyThread t2 = new MyThread(); MyThread t3 = new MyThread(); MyThread t4 = new MyThread(); MyThread t5 = new MyThread(); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); t5.start(); } }
結(jié)果
1851889404
1851889404
1851889404
1851889404
1851889404
通過內(nèi)部靜態(tài)類,得到了線程安全的單例模式
四、序列化和反序列化單例模式
內(nèi)置靜態(tài)類可以達(dá)到線程安全的問題,但如果遇到序列化對(duì)象時(shí),使用默認(rèn)方式得到的結(jié)果還是多例的
MyObject代碼
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep5; import java.io.Serializable; public class MyObject implements Serializable { /** * */ private static final long serialVersionUID = 888L; // 內(nèi)部類方式 private static class MyObjectHandler { private static MyObject myObject = new MyObject(); } public MyObject() { } public static MyObject getInstance() { return MyObjectHandler.myObject; } // protected MyObject readResolve() { // System.out.println("調(diào)用了readResolve方法!"); // return MyObjectHandler.myObject; // } }
業(yè)務(wù)類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep5; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileNotFoundException; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.ObjectInputStream; import java.io.ObjectOutputStream; public class SaveAndRead { public static void main(String[] args) { try { MyObject myObject = MyObject.getInstance(); FileOutputStream fosRef = new FileOutputStream(new File("myObjectFile.txt")); ObjectOutputStream oosRef = new ObjectOutputStream(fosRef); oosRef.writeObject(myObject); oosRef.close(); fosRef.close(); System.out.println(myObject.hashCode()); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } FileInputStream fisRef; try { fisRef = new FileInputStream(new File("myObjectFile.txt")); ObjectInputStream iosRef = new ObjectInputStream(fisRef); MyObject myObject = (MyObject) iosRef.readObject(); iosRef.close(); fisRef.close(); System.out.println(myObject.hashCode()); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } } }
結(jié)果
970928725
1099149023
兩個(gè)不同的hashCode,證明并不是同一個(gè)對(duì)象,解決方案,添加下面這段代碼
protected MyObject readResolve() { System.out.println("調(diào)用了readResolve方法!"); return MyObjectHandler.myObject; }
在反序列化的時(shí)候調(diào)用,可以得到同一個(gè)對(duì)象
System.out.println(myObject.readResolve().hashCode());
結(jié)果
1255301379
調(diào)用了readResolve方法!
1255301379
相同的hashCode,證明得到了同一個(gè)對(duì)象
五、使用static代碼塊實(shí)現(xiàn)單例
靜態(tài)代碼塊中的代碼在使用類的時(shí)候就已經(jīng)執(zhí)行了,所以可以應(yīng)用靜態(tài)代碼快這個(gè)特性來實(shí)現(xiàn)單利模式
MyObject類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep6; public class MyObject { private static MyObject instance = null; private MyObject() { super(); } static { instance = new MyObject(); } public static MyObject getInstance() { return instance; } }
線程類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep6; public class MyThread extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode()); } } }
運(yùn)行類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep6; public class Run { public static void main(String[] args) { MyThread t1 = new MyThread(); MyThread t2 = new MyThread(); MyThread t3 = new MyThread(); MyThread t4 = new MyThread(); MyThread t5 = new MyThread(); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); t5.start(); } }
運(yùn)行結(jié)果:
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
1678885403
通過靜態(tài)代碼塊只執(zhí)行一次的特性也成功的得到了線程安全的單例模式
六、使用enum枚舉數(shù)據(jù)類型實(shí)現(xiàn)單例模式
枚舉enum和靜態(tài)代碼塊的特性類似,在使用枚舉時(shí),構(gòu)造方法會(huì)被自動(dòng)調(diào)用,也可以用來實(shí)現(xiàn)單例模式
MyObject類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep7; import java.sql.Connection; import java.sql.DriverManager; import java.sql.SQLException; public enum MyObject { connectionFactory; private Connection connection; private MyObject() { try { System.out.println("調(diào)用了MyObject的構(gòu)造"); String url = "jdbc:mysql://172.16.221.19:3306/wechat_1?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8"; String name = "root"; String password = "111111"; String driverName = "com.mysql.jdbc.Driver"; Class.forName(driverName); connection = DriverManager.getConnection(url, name, password); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } public Connection getConnection() { return connection; } }
線程類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep7; public class MyThread extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(MyObject.connectionFactory.getConnection().hashCode()); } } }
運(yùn)行類
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep7; public class Run { public static void main(String[] args) { MyThread t1 = new MyThread(); MyThread t2 = new MyThread(); MyThread t3 = new MyThread(); MyThread t4 = new MyThread(); MyThread t5 = new MyThread(); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); t5.start(); } }
運(yùn)行結(jié)果
調(diào)用了MyObject的構(gòu)造
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
56823666
上面這種寫法將枚舉類暴露了,違反了“職責(zé)單一原則”,可以使用一個(gè)類將枚舉包裹起來
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep8; import java.sql.Connection; import java.sql.DriverManager; import java.sql.SQLException; public class MyObject { public enum MyEnumSingleton { connectionFactory; private Connection connection; private MyEnumSingleton() { try { System.out.println("調(diào)用了MyObject的構(gòu)造"); String url = "jdbc:mysql://172.16.221.19:3306/wechat_1?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8"; String name = "root"; String password = "111111"; String driverName = "com.mysql.jdbc.Driver"; Class.forName(driverName); connection = DriverManager.getConnection(url, name, password); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } public Connection getConnection() { return connection; } } public static Connection getConnection() { return MyEnumSingleton.connectionFactory.getConnection(); } }
更改線程代碼
package com.weishiyao.learn.day8.singleton.ep8; public class MyThread extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println(MyObject.getConnection().hashCode()); } } }
結(jié)果
調(diào)用了MyObject的構(gòu)造
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
1948356121
以上總結(jié)了單利模式與多線程結(jié)合時(shí)遇到的各種情況和解決方案,以供以后使用時(shí)查閱。
相關(guān)文章
Java集合之Comparable和Comparator接口詳解
Java提供了Comparable接口與Comparator接口,它們?yōu)閿?shù)組或集合中的元素提供了排序邏輯,實(shí)現(xiàn)此接口的對(duì)象數(shù)組或集合可以通過Arrays.sort或Collections.sort進(jìn)行自動(dòng)排序。本文將通過示例講講它們的使用,需要的可以參考一下2022-12-12SpringBoot報(bào)錯(cuò)Invalid?bound?statement?(not?found)問題排查和解決方案
這篇文章主要介紹了SpringBoot報(bào)錯(cuò)Invalid?bound?statement?(not?found)問題排查和解決方案,文中通過圖文結(jié)合的方式講解的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作有一定的幫助,需要的朋友可以參考下2024-03-03Java中的Random和ThreadLocalRandom詳細(xì)解析
這篇文章主要介紹了Java中的Random和ThreadLocalRandom詳細(xì)解析,Random 類用于生成偽隨機(jī)數(shù)的流, 該類使用48位種子,其使用線性同余公式進(jìn)行修改,需要的朋友可以參考下2024-01-01Spring數(shù)據(jù)庫連接池實(shí)現(xiàn)原理深入刨析
開發(fā)web項(xiàng)目,我們肯定會(huì)和數(shù)據(jù)庫打交道,因此就會(huì)涉及到數(shù)據(jù)庫鏈接的問題。在以前我們開發(fā)傳統(tǒng)的SSM結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫鏈接都是通過JDBC進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接,我們每和數(shù)據(jù)庫打一次交道都需要先獲取一次鏈接,操作完后再關(guān)閉鏈接,這樣子效率很低,因此就出現(xiàn)了連接池2022-11-11SpringBoot使用@Async注解可能會(huì)遇到的8大坑點(diǎn)匯總
SpringBoot中,@Async注解可以實(shí)現(xiàn)異步線程調(diào)用,用法簡單,體驗(yàn)舒適,但是你一定碰到過異步調(diào)用不生效的情況,今天,我就列出90%的人都可能會(huì)遇到的8大坑點(diǎn),需要的朋友可以參考下2023-09-09RestTemplat中關(guān)于getForobject方法的使用
這篇文章主要介紹了RestTemplat中關(guān)于getForobject方法的使用方式,具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2023-07-07