解决多线程环境下单例模式同时访问生成多个实例

如何满足单例:1.构造方法是private、static方法、if语句判断

①、单线程

Single类

//Single类,定义一个GetInstance操作,允许客户访问它的唯一实例。GetInstance是一个静态方法,主要负责创建自己的唯一实例
public class LazySingleton {private static LazySingleton instance;private LazySingleton() {System.out.println("创建一次");}public static LazySingleton GetInstance() {//当多线程来临的时候判断是否为null,此时instance就是临界资源,会实例化多个if (instance == null) {instance = new LazySingleton();}return instance;}
}
//客户端代码
public class Main {public static void main(String[] args) {LazySingleton s1= LazySingleton.GetInstance();LazySingleton s2=  LazySingleton.GetInstance();if(s1==s2){System.out.println("两个对象是相同的实例");}}
}

运行结果:

这样的话就满足了单例的效果,保证只实例化一个类,因为LazySingleton封装它的唯一实例,这样它可以严格地控制客户怎样访问它以及何时访问它。简单地说就是对唯一实例的受控访问。客户端通过那唯一可以访问的GetInstance方法来访问那一个实例。但如果是多个线程同时调用GetInstance方法,同时运行到了GetInstance方法这儿,它们都会去判断有没有被实例化,判断都为True,那样的话就创建了两个实例,就违背了单例模式,不是一个单例。看下多线程下的单例:

②、多线程

单例类

public class LazySingleton {private static LazySingleton instance;private LazySingleton() {System.out.println("创建一次");}public static LazySingleton GetInstance() {//当多线程来临的时候判断是否为null,此时instance就是临界资源,会实例化多个if (instance == null) {instance = new LazySingleton();}return instance;}
}

main函数

public class Main {public static void main(String[] args) {Runnable r=()->{LazySingleton s1= LazySingleton.GetInstance();LazySingleton s2=  LazySingleton.GetInstance();if(s1==s2){System.out.println("两个对象是相同的实例");}};//两个线程Thread t1= new Thread(r);Thread t2= new Thread(r);t1.start();t2.start();}
}

运行结果:

我们会发现对象被创建了两次,我们通过调试发现s1和s2两个对象的地址实际上是不一样的:

当线程t1刚执行完if (instance == null)判断之后时间片到了,t2线程执行完if (instance == null)判断之后就进入方法体生成了实例,此时t1线程又获得了时间片,t1会接着上次中断的地方继续执行,t1线程便会进入方法体又生成了一个新的实例,此时t1和t2线程各生成了一个实例

如何解决这样一个问题呢?

添加锁,当线程位于临界区的时候就上锁,其他线程来临的时候只能在外排队等待。

③、多线程单例——单锁

单例类

package com.example;public class LazySingleton {private static LazySingleton instance;private LazySingleton() {System.out.println("创建一次");}public static LazySingleton GetInstance() {//当多线程来临的时候判断是否为null,此时instance就是临界资源,会实例化多个//方法:加锁-把判断的这部分逻辑上锁synchronized ("") {if (instance == null) {instance = new LazySingleton();}}return instance;}}

main函数

public class Main {public static void main(String[] args) {Runnable r=()->{LazySingleton s1= LazySingleton.GetInstance();LazySingleton s2=  LazySingleton.GetInstance();if(s1==s2){System.out.println("两个对象是相同的实例");}};//两个线程Thread t1= new Thread(r);Thread t2= new Thread(r);t1.start();t2.start();}
}

运行结果:

发现对象创建了一次。在同一时刻加了锁的那部分程序只有一个线程可以进入,我们可以让最先进入的那个线程先上一把锁,创建实例。后面在进入的线程就不会再去创建对象实例了,因为第一名来的线程已经创建了,你这个判断的结果是False,自然无法创建了。这样的话就保证了多个线程同时访问的话不会有多个实例化。解决了上面单实例带来的问题。但每次进入的线程都需要先加锁在判断,我都还不知道有没有创建过这个实例呢你就让我加锁,第一名已经实例化过了,我进去再加锁,在判断一次,如果有上百个线程同时访问呢,这样的工作重复上百次,不是很影响我这个程序的性能吗?我们就可以用到双重锁定来解决这个问题

④、多线程——双重锁(Double-Check Locking)

package com.example;public class DoubleLockSingleton {private static DoubleLockSingleton instance;private DoubleLockSingleton() {System.out.println("实例化了一次");}public static DoubleLockSingleton GetInstance() {//第一层判断:先判断实例是否存在,不存在再加锁处理if (instance == null) {synchronized ("") {//第二层判断if (instance == null) {instance = new DoubleLockSingleton();}}}return instance;}
}

通过这样两重的判断,进入的线程不用每次都加锁,只是在实例未被创建的时候在加锁处理。同时也保证多线程的安全。

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