上期回顾:
上次博客我们说了我们的volatile关键字,我们知道volatile可以保证我们变量被修改马上刷回主存,并且可以有效的防止指令重排序,思想就是加了我们的内存屏障,再后面的多线程博客里还有说到很多的屏障问题。
volatile虽然好用,但是别用的太多,咱们就这样想啊,一个被volatile修饰的变量持续性的在修改,每次修改都要及时的刷回主内存,我们讲JMM时,我们的CPU和主内存之间是通过总线来连接的,也就是说,每次我们的volatile变量改变了以后都需要经过总线,“道路就那么宽,持续性的通车”,一定会造成堵车的,也就是我们的说的总线风暴。所以使用volatile还是需要注意的。
单例模式:
属于创建类型的一种常用的软件设计模式。通过单例模式的方法创建的类在当前进程中只有一个实例(根据需要,也有可能一个线程中属于单例,如:仅线程上下文内使用同一个实例),就是说每次我们创建的对象成功以后,在一个线程中有且仅有一个对象在正常使用。可以分为懒汉式和饿汉式。
懒汉式就是什么意思呢,创建时并没有实例化对象,而是调用时才会被实例化。我们来看一下简单的代码。
public class LasySingletonMode { public static void main(String[] args) { LasySingleton instnace = LasySingleton.getInstnace(); } } class LasySingleton { /** * 私有化构造方法,禁止外部直接new对象 */ private LasySingleton() { } /** * 给予一个对象作为返回值使用 */ private static LasySingleton instnace; /** * 给予一个获取对象的入口 * * @return LasySingleton对象 */ public static LasySingleton getInstnace() { if (null == instnace) { instnace = new LasySingleton(); } return instnace; } }
看起来很简单的样子,私有化构造方法,给予入口,返回对象,差不多就这样就可以了,但是有一个问题,如果是多线程呢?
public static LasySingleton getInstnace() { if (null == instnace) { instnace = new LasySingleton(); } return instnace; }
我们假想两个线程,要一起运行这段代码,线程A进来了,看到instnace是null的,ε=(´ο`*)))唉,线程B进来看见instnace也是null的(因为线程A还没有运行到instnace = new LasySingleton()这个代码),这时就会造成线程A,B创建了两个对象出来,也就不符合我们的单例模式了,我们来改一下代码。
public static LasySingleton getInstnace() { if (null == instnace) { synchronized (LasySingleton.class){ instnace = new LasySingleton(); } } return instnace; }
这样貌似就可以了,就算是两个线程进来,也只有一个对象可以拿到synchronized锁,就不会产生new 两个对象的行为了,其实不然啊,我们还是两个线程来访问我们的这段代码,线程A和线程B,两个线程来了一看,对象是null的,需要创建啊,于是线程A拿到锁,开始创建,线程B继续等待,线程A创建完成,返回对象,将锁释放,这时线程B可以获取到锁(因为null == instnace判断已经通过了,在if里面进行的线程等待),这时线程B还是会创建一个对象的,这显然还是不符合我们的单例模式啊,我们来继续改造。
public static LasySingleton getInstnace() { if (null == instnace) { synchronized (LasySingleton.class){ if (null == instnace) { instnace = new LasySingleton(); } } } return instnace; }
这次基本就可以了吧,回想一下我们上次的volatile有序性,难道真的这样就可以了吗?instnace = new LasySingleton()是一个原子操作吗?有时候你面试小厂,这样真的就可以了,我们来继续深挖一下代码。看一下程序的汇编指令码,首先找我们的class文件。运行javap -c ****.class。
E:\IdeaProjects\tuling-mvc-3\target\classes\com\tuling\control>javap -c LasySingleton.class Compiled from "LasySingletonMode.java" class com.tuling.control.LasySingleton { public static com.tuling.control.LasySingleton getInstnace(); Code: 0: aconst_null 1: getstatic #2 // Field instnace:Lcom/tuling/control/LasySingleton; 4: if_acmpne 17 7: new #3 // class com/tuling/control/LasySingleton 10: dup 11: invokespecial #4 // Method "<init>":()V 14: putstatic #2 // Field instnace:Lcom/tuling/control/LasySingleton; 17: getstatic #2 // Field instnace:Lcom/tuling/control/LasySingleton; 20: areturn }
不是很好理解啊,我们只想看instnace = new LasySingleton()是不是一个原子操作,我们可以这样来做,创建一个最简单的类。
public class Demo { public static void main(String[] args) { Demo demo = new Demo(); } }
然后我们运行javap -c -v ***.class
E:\IdeaProjects\tuling-mvc-3\target\classes>javap -c -v Demo.class Classfile /E:/IdeaProjects/tuling-mvc-3/target/classes/Demo.class Last modified 2020-1-13; size 389 bytes MD5 checksum f8b222a4559c4bf7ea05ef086bd3198c Compiled from "Demo.java" public class Demo minor version: 0 major version: 49 flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool: #1 = Methodref #4.#19 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Class #20 // Demo #3 = Methodref #2.#19 // Demo."<init>":()V #4 = Class #21 // java/lang/Object #5 = Utf8 <init> #6 = Utf8 ()V #7 = Utf8 Code #8 = Utf8 LineNumberTable #9 = Utf8 LocalVariableTable #10 = Utf8 this #11 = Utf8 LDemo; #12 = Utf8 main #13 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V #14 = Utf8 args #15 = Utf8 [Ljava/lang/String; #16 = Utf8 demo #17 = Utf8 SourceFile #18 = Utf8 Demo.java #19 = NameAndType #5:#6 // "<init>":()V #20 = Utf8 Demo #21 = Utf8 java/lang/Object { public Demo(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack=1, locals=1, args_size=1 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: return LineNumberTable: line 1: 0 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 5 0 this LDemo; public static void main(java.lang.String[]); descriptor: ([Ljava/lang/String;)V flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack=2, locals=2, args_size=1 0: new #2 // class Demo 3: dup 4: invokespecial #3 // Method "<init>":()V 7: astore_1 8: return LineNumberTable: line 3: 0 line 4: 8 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 9 0 args [Ljava/lang/String; 8 1 1 demo LDemo; } SourceFile: "Demo.java" E:\IdeaProjects\tuling-mvc-3\target\classes>
结果是这样的,我们来分析一下代码,先看这个
0: new #2 // class Demo
就是什么意思呢?我们要给予Demo对象在对空间上开辟一个空间,并且返回内存地址,指向我们的操作数栈的Demo对象
3: dup
是一个对象复制的过程。
4: invokespecial #3 // Method "<init>":()V
见名知意,init是一个初始化过程,我们会把我们的刚才开辟的栈空间进行一个初始化,
7: astore_1
这个就是一个赋值的过程,刚才我们有个复制的操作对吧,这时会把我们复制的一个对象赋值给我们的栈空间上的Demo,是不是有点蒙圈了,别急,后面的简单。
这是一个对象的初始化过程,在我的JVM系列博客简单的说过一点,后面我会详细的去说这个,总结起来就是三个过程。
1.开辟空间 2.初始化空间 3.给引用赋值
这个代码一般情况下,会按照123的顺序去执行的,但是超高并发的场景下,可能会变为132,考虑一下是不是,我们的as-if-serial,132的执行顺序在单线程的场景下也是合理的,如果真的出现了132的情况,会造成什么后果呢?回到我们的单例模式,所以说我们上面单例模式代码还需要改。
public class LasySingletonMode { public static void main(String[] args) { LasySingleton instnace = LasySingleton.getInstnace(); } } class LasySingleton { /** * 私有化构造方法,禁止外部直接new对象 */ private LasySingleton() { } /** * 给予一个对象作为返回值使用 */ private static volatile LasySingleton instnace; /** * 给予一个获取对象的入口 * * @return LasySingleton对象 */ public static LasySingleton getInstnace() { if (null == instnace) { synchronized (LasySingleton.class) { if (null == instnace) { instnace = new LasySingleton(); } } } return instnace; } }
这样来写,就是一个满分的单例模式了,无论出于什么样的考虑,都是满足条件的。也说明你真的理解了我们的volatile关键字。
饿汉式相当于懒汉式就简单很多了,不需要考虑那么多了。
package com.tuling.control; public class HungrySingletonMode { public static void main(String[] args) { String name = HungrySingleton.name; System.out.println(name); } } class HungrySingleton { /** * 私有化构造方法,禁止外部直接new对象 */ private HungrySingleton() { } private static HungrySingleton instnace = new HungrySingleton(); public static String name = "XXX"; static{ System.out.println("我被创建了"); } public static HungrySingleton getInstance(){ return instnace; } }
很简单,也不是属于我们多线程范畴该说的,这里就是带着说了一下,就是当我们调用内部方法时,会主动触发对象的创建,这样就是饿汉模式。
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