【java】单例模式双重检验锁

说明

// 1.双重检验，单例模式，懒汉式，保证线程安全
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实现

// #.final修饰，避免子类继承，覆盖父类方法，破坏单例
public final class Singleton implements Serializable{
	// #.私有构造方法，避免被外面使用，但无法避免反射构造实例
    private Singleton(){}
	// #.volatile修饰避免指令重排序，读写屏障
    private static volatile Singleton instance;
    
    public static Singleton getInstance(){
    	//#.第一个if判断是否为空，不为空直接返回，避免synchronized同步代码块的执行，多线程场景下频繁加锁会影响性能
        if(instance == null){
        	// 首次访问会同步，之后的使用没有synchronized
            synchronized (Singleton.class){
            	// #.第二个if判断是否为空，当a线程优先获得锁，执行到此处，b线程没竞争到锁会被阻塞在外面，a线程判断实例是否为空，为空则new实例，a线程释放锁之后，b线程拿到锁进来后判断instance是否为null，此时不为null，则释放锁往下
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
    // 如果实现了序列化接口，加这个方法来防止反序列化破坏单例
    public Object readResolve(){
    	return instance;
	}
}
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三、getInstance字节码分析

 0 getstatic #2                 // 获取静态变量instance
 3 ifnonnull 37 				// instance不为null,跳到37行
 6 ldc #3  				        // 加载类对象
 8 dup                          // 复制类对象地址
 9 astore_0                     // 存储一份类对象，解锁用
10 monitorenter                 // 进入synchronized同步代码块，创建monitor对象，monitor对象是否有owner，没有则成为owner，有则进入阻塞队列
11 getstatic #2                 // 获取静态变量instance
14 ifnonnull 27                 // instance不为null，则跳到27行
17 new #3                       // 创建instance实例对象，将对象引入栈， new Singleton()
20 dup                          // 复制instance实例对象的一个引用地址
21 invokespecial #4             // 通过复制的引用调构造方法，根据复制的引用地址调用构造方法
24 putstatic #2                 // 赋值给静态变量instance，利用一个对象引用地址，赋值给static  instance
27 aload_0					    // 加载类对象
28 monitorexit                  // 解锁
29 goto 37                      // 跳到37行
32 astore_1
33 aload_0
34 monitorexit
35 aload_1
36 athrow
37 getstatic #2    				// return instance 获取静态变量instance
40 areturn						// return instance  return结束
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四、不用volatile修饰产生的问题

• 1.当线程1执行17行new了一个实例对象的地址，执行20行dup复制了instance实例对象的地址
• 2.线程1执行21行invokespecial，通过复制的引用地址调构造方法，由于构造方法时间过长，还未完成，指令重排，先执行24行赋为构造好的给实例对象，后调构造方法
• 3.线程2执行到0行，获取静态变量instance，执行3行ifnonnull，由于线程1已经new出了实例对象的地址，因此ifnonnull指令的结果为非空成立，则将未构造好的对象返回了出去

五、用volatile修饰

• 1.当线程1执行17行new了一个实例对象的地址，执行20行dup复制了instance实例对象的地址

• 2.线程1执行21行invokespecial，通过复制的引用地址调构造方法，执行24行putstatic，是赋值写操作，会带写屏障，写屏障的作用是写操作之前的指令不会重排，即21行调用构造方法的指令不会在24行赋值指令之后执行，确保了先构造后赋值的顺序

• 3.线程2执行到0行，获取静态变量instance，此时instance是构造好的对象，不为空，则返回

• 4.在线程1执行完21行调用构造方法的指令之后，还未执行24行赋值指令时，线程2此时执行到0行，获取静态变量instance，此时主存中的静态变量的实例是null，则进入synchronized中阻塞等待，等线程1执行完后，线程2才能拿到锁继续判断，此时不为null，则返回该实例对象