【单例深思】饿汉式

1、抛出问题

  1. 为什么饿汉式单例是线程安全的?
  2. 为什么饿汉式单例没有延迟加载(Lazy Loading)?

2、JVM类加载机制

饿汉式单例的实现:

1public class Singleton { 2 private static Singleton singleton = new Singleton(); 3 4 private Singleton() {} 5 6 public static Singleton getInstance() { 7 return singleton; 8 } 9}

2.1、为什么饿汉式单例是线程安全的?

在介绍饿汉式时我们大多会说这种实现是线程安全的,实例在类加载时实例化,有JVM保证线程安全。 虚拟机是怎么保证饿汉式实现的线程安全?

先介绍类生命周期的7个阶段,前面的5个阶段为类加载阶段,每个阶段作用不详细介绍了:

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首先, singleton 作为类成员变量的实例化发生在类 Singleton 类 加载的初始化阶段,初始化阶段是执行类构造器 <clinit>() 方法的过程。

<clinit>() 方法是由编译器自动收集类中的所有类变量(static)的赋值动作和静态语句块(static{})块中的语句合并产生的。因此, private static Singleton singleton = new Singleton(); 也会被放入到这个方法中。

虚拟机会保证一个类的 <clinit>() 方法在多线程环境中被正确的加锁、同步,如果多个线程同时去初始化一个类,那么只会有一个线程去执行这个类的 <clinit>() 方法,其他线程都需要阻塞等待,直到活动线程执行 <clinit>() 方法完毕。需要注意的是,其他线程虽然会被阻塞,但如果执行 <clinit>() 方法的那条线程退出 <clinit>() 方法后,其他线程唤醒后不会再次进入 <clinit>() 方法。同一个类加载器下,一个类只会初始化一次。

所以说,饿汉式单例是线程安全的

2.2、为什么饿汉式单例没有延迟加载(Lazy Loading)?

什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段—— 加载,Java虚拟机规范中没有进行强制的约束,这点可以交给虚拟机的具体实现来自由把握。但是对于初始化阶段,虚拟机规范则是严格规定了 有且只有以下5种情况必须立即对类进行 “初始化”(而加载、验证、准备自然需要在此之前完成):

  1. 遇到new, get static, put static, invoke static这4条字节码指令时,如果类没有进行过初始化,由需要先触发其初始化。生成这4条指令的最常见的Java代码场景是:使用new关键字实例化对象,读取或设置一个类的静态字段(被fina修饰的静态字段除外,其已在编译期把值放入了常量池中),以及调用一个类的静态方法。
  2. 使用java.lang.reflect包的方法 对类进行反射时,如果类没有进行过初始化,由需要先触发其初始化。
  3. 初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行初始化,由先触发其父类的初始化。
  4. 当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main()方法的那个类),虚拟杨会先初始化这个主类。
  5. 当使用JDK 1.7的动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getstatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。

注意到第一条中的 new 字节码指令会触发初始化,因为 private static Singleton singleton = new Singleton(); 中就有使用 new 关键字的情况,可知 一旦触发初始化 <clinit>() 方法执行, singleton 就会被分配内存完成实例化。

饿汉式单例大部分情况下我们都是调用静态方法 getInstance()触发初始化,但我们不能100%保证,上述5种情况下,任何一种都会触发初始化,比如下面的情况:

1public class Singleton { 2 private static Singleton singleton = new Singleton(); 3 4 private Singleton() {} 5 6 public static Singleton getInstance() { 7 return singleton; 8 } 9 10 public static void parseUtil() { 11 .... 12 } 13} 14 15public class Test { 16 public static void main(String[] args) { 17 // 直接调用parseUtil方法 18 Singleton.parseUtil(); 19 } 20}

该单例里面直接写了一个static方法parseUtil(),在该单例类Singleton(还没有调用过getInstance())还没有初始化时,直接调了parseUtil(),根据上面的第一种情况,这会导致Singleton类初始化,进而导致实例化singleton对象。

所以说,饿汉式单例做不到100%迟加载(Lazy Loading)。

参考 https://blog.csdn.net/gavin_dyson/article/details/69668946

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