如何保证单例模式在多线程中的线程安全性

2024-06-23 12:32
文章标签 线程 模式 单例 多线程 安全性 保证

本文主要是介绍如何保证单例模式在多线程中的线程安全性，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

                                                                           如何保证单例模式在多线程中的线程安全性

        对大数据、分布式、高并发等知识的学习必须要有多线程的基础。这里讨论一下如何在多线程的情况下设计单例模式。在23中设计模式中单例模式是比较常见的，在非多线程的情况下写单例模式，考虑的东西会很少，但是如果将多线程和单例模式结合起来，考虑的事情就变多了，如果使用不当（特别是在生成环境中）就会造成严重的后果。所以如何使单例模式在多线程中是安全的显得尤为重要，下面介绍各个方式的优缺点以及可用性：

       1.立即加载（饿汉模式）

        立即加载模式就是在调用getInstance()方法前，实例就被创建了，例：

public class MyObject {
 // 立即加载方式  ==饿汉模式
private static MyObject myObject=new MyObject();
private MyObject(){
}
public static MyObject getInstance(){
return myObject;
}
}

-------------------------------------------------------------------

public class MyThread extends Thread{
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}

------------------------------------------------------------------

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();
}
}

     控制台打印：

714682869
714682869
714682869

    控制台打印出3个相同的hashCode，说明只有一个对象，这就是立即加载的单例模式。但是这种模式有一个缺点，就是不能有其他的实例变量，因为getInstance()方法没有同步，所以可能出现非线程安全问题。

   2.延迟加载（懒汉模式）

    延迟加载就是在getInstance()方法中创建实例，例：

     public class MyObject {
private static MyObject myObject;
private MyObject(){
     }
 public static MyObject getInstance(){
// 延迟加载
 if(myObject!=null){  
}else{
myObject=new MyObject();
 }
return myObject;
     }
}

-------------------------------------------------------------------

public class MyThread extends Thread{
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}

-------------------------------------------------------------------

public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyThread t1=new MyThread();
t1.start();
}
}

     控制台打印：

1701381926

    控制台打印出一个实例。缺点：在多线程的环境中，就会出现取多个实例的情况，与单例模式的初衷相背离。所以在多线程的环境中，此实例代码是错误的。

    3.延迟加载中使用synchronized修饰方法

    public class MyObject {
private static MyObject myObject;
private MyObject(){
}
synchronized public static MyObject getInstance(){
try {
if(myObject!=null){
}else{
Thread.sleep(3000);
myObject=new MyObject();
}
} catch (InterruptedException e) {
// TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}
return myObject;
}
}

 -------------------------------------------------------------------

public class MyThread extends Thread{
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}      

-------------------------------------------------------------------

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();
}
}

     控制台打印：

 1069480624
1069480624
1069480624

     虽然得到了相同的实例，但是我们知道synchronized是同步的，一个线程必须等待另一个线程释放锁之后才能执行，影响了效率。

      4.延迟加载中使用同步代码块，对类加锁

        public class MyObject {
private static MyObject myObject;
private MyObject(){
}
public static MyObject getInstance(){
try {
synchronized(MyObject.class){
if(myObject!=null){
}else{
Thread.sleep(3000);
myObject=new MyObject();
}
}
} catch (InterruptedException e) {
// TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}
return myObject;
}
}

 -------------------------------------------------------------------

public class MyThread extends Thread {
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}

 -------------------------------------------------------------------

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();
}
}

       控制台打印：

1743911840
1743911840
1743911840

       此代码虽然是正确的，但getInstance()方法里的代码都是同步的了，其实也和第三种方式一样会降低效率

       5.使用DCL双检查锁机制

        DCL双检查锁机制即使用volatile关键字（使变量在多个线程中可见）修改对象和synchronized代码块

       public class MyObject {
    private volatile static MyObject myObject;
    private MyObject(){
    }
    public static MyObject getInstance(){
    try {
if(myObject!=null){
}else{
Thread.sleep(3000);
synchronized(MyObject.class){
if(myObject==null){
myObject=new MyObject();
}
}
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
// TODO: handle exception
}
    return myObject;
    }
}

 -------------------------------------------------------------------

public class MyThread extends Thread {
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}    

 -------------------------------------------------------------------

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();
}
}

     控制台打印：

798941612
798941612
798941612

      使用DCL双检查锁机制，成功解决了延迟加载模式中遇到的多线程问题，实现了线程安全。其实大多数多线程结合单例模式情况下使用DCL是一种好的解决方案。

       6.使用静态内置类实现单例模式

       public class MyObject {
// 内部类方式
private static class MyObjectHandler{
private static MyObject myObject=new MyObject();
}
private MyObject(){

}
public static MyObject getInstance(){
return MyObjectHandler.myObject;
}
}

-------------------------------------------------------------------

public class MyThread extends Thread {
public void run(){
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}

 -------------------------------------------------------------------

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();

}
}

    控制台打印：

1743911840
1743911840
1743911840

         使用静态内置类可以解决多线程中单例模式的非线程安全的问题，实现线程安全，但是如果对象是序列化的就无法达到效果了。

       7.序列化与反序列化的单例模式

 需要readResolve方法

        public class MyObject implements Serializable{
private static final long serialVersionUID=888L;
// 内部类
private static class MyObjectHandler{
private static final MyObject myObject=new MyObject();
}
private MyObject(){

}
public static MyObject getInstance(){
return MyObjectHandler.myObject;
}
 protected Object readResolve() throws ObjectStreamException {
 System.out.println("调用了readResolve方法");
return MyObjectHandler.myObject;
 }
}

-------------------------------------------------------------------

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) {
// TODO: handle exception
} catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
try {
FileInputStream 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) {
// TODO: handle exception
} catch(IOException e){
e.printStackTrace();
} catch(ClassNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}
}
}   

      控制台打印：

 1988716027
调用了readResolve方法
1988716027

      调用了readResolve方法后就是单例了，如果我们注释掉readResolve方法，

      控制台打印：

977199748
536468534

       8.使用static代码块实现单例模式

        public class MyObject {
private static MyObject instance=null;
private MyObject(){

}
static {
instance=new MyObject();
}
public static MyObject getInstance(){
return instance;
}
}

-------------------------------------------------------------------

public class MyThread extends Thread{

public void run(){
for (int i = 0; i <5; i++) {
System.out.println(MyObject.getInstance().hashCode());
}
}
}

-------------------------------------------------------------------

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();

}
}

   控制台打印：

798941612
798941612
798941612

    由此可见，使用static代码块也可以实现单例模式，因为静态代码块在使用类的时候已经执行了。

这篇关于如何保证单例模式在多线程中的线程安全性的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1087162。

相关文章

SpringBoot分段处理List集合多线程批量插入数据方式

SpringBoot分段处理List集合多线程批量插入数据方式

《SpringBoot分段处理List集合多线程批量插入数据方式》文章介绍如何处理大数据量List批量插入数据库的优化方案：通过拆分List并分配独立线程处理,结合Spring线程池与异步方法提升效率... 目录项目场景解决方案1.实体类2.Mapper3.spring容器注入线程池bejsan对象4.创建
阅读更多...
Java中如何正确的停掉线程

Java中如何正确的停掉线程

《Java中如何正确的停掉线程》Java通过interrupt()通知线程停止而非强制,确保线程自主处理中断,避免数据损坏,线程池的shutdown()等待任务完成,shutdownNow()强制中断... 目录为什么不强制停止为什么 Java 不提供强制停止线程的能力呢？如何用interrupt停止线程s
阅读更多...
python 线程池顺序执行的方法实现

python 线程池顺序执行的方法实现

《python线程池顺序执行的方法实现》在Python中,线程池默认是并发执行任务的,但若需要实现任务的顺序执行,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋... 目录方案一：强制单线程（伪顺序执行）方案二：按提交顺序获取结果方案三：任务间依赖控制方案四：队列顺序消
阅读更多...
Python多线程实现大文件快速下载的代码实现

Python多线程实现大文件快速下载的代码实现

《Python多线程实现大文件快速下载的代码实现》在互联网时代,文件下载是日常操作之一,尤其是大文件,然而,网络条件不稳定或带宽有限时,下载速度会变得很慢,本文将介绍如何使用Python实现多线程下载... 目录引言一、多线程下载原理二、python实现多线程下载代码说明：三、实战案例四、注意事项五、总结引
阅读更多...
Python多线程应用中的卡死问题优化方案指南

Python多线程应用中的卡死问题优化方案指南

《Python多线程应用中的卡死问题优化方案指南》在利用Python语言开发某查询软件时,遇到了点击搜索按钮后软件卡死的问题,本文将简单分析一下出现的原因以及对应的优化方案,希望对大家有所帮助... 目录问题描述优化方案1. 网络请求优化2. 多线程架构优化3. 全局异常处理4. 配置管理优化优化效果1.
阅读更多...
C#和Unity中的中介者模式使用方式

C#和Unity中的中介者模式使用方式

《C#和Unity中的中介者模式使用方式》中介者模式通过中介者封装对象交互,降低耦合度,集中控制逻辑,适用于复杂系统组件交互场景,C#中可用事件、委托或MediatR实现,提升可维护性与灵活性... 目录C#中的中介者模式详解一、中介者模式的基本概念1. 定义2. 组成要素3. 模式结构二、中介者模式的特点
阅读更多...
Qt中实现多线程导出数据功能的四种方式小结

Qt中实现多线程导出数据功能的四种方式小结

《Qt中实现多线程导出数据功能的四种方式小结》在以往的项目开发中,在很多地方用到了多线程,本文将记录下在Qt开发中用到的多线程技术实现方法,以导出指定范围的数字到txt文件为例,展示多线程不同的实现方... 目录前言导出文件的示例工具类QThreadQObject的moveToThread方法实现多线程QC
阅读更多...
SpringBoot实现虚拟线程的方案

SpringBoot实现虚拟线程的方案

《SpringBoot实现虚拟线程的方案》Java19引入虚拟线程,本文就来介绍一下SpringBoot实现虚拟线程的方案,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,... 目录什么是虚拟线程虚拟线程和普通线程的区别SpringBoot使用虚拟线程配置@Async性能对比H
阅读更多...
在Java中实现线程之间的数据共享的几种方式总结

在Java中实现线程之间的数据共享的几种方式总结

《在Java中实现线程之间的数据共享的几种方式总结》在Java中实现线程间数据共享是并发编程的核心需求,但需要谨慎处理同步问题以避免竞态条件,本文通过代码示例给大家介绍了几种主要实现方式及其最佳实践,... 目录1. 共享变量与同步机制2. 轻量级通信机制3. 线程安全容器4. 线程局部变量（ThreadL
阅读更多...
Linux线程同步/互斥过程详解

Linux线程同步/互斥过程详解

《Linux线程同步/互斥过程详解》文章讲解多线程并发访问导致竞态条件,需通过互斥锁、原子操作和条件变量实现线程安全与同步,分析死锁条件及避免方法,并介绍RAII封装技术提升资源管理效率... 目录01. 资源共享问题1.1 多线程并发访问1.2 临界区与临界资源1.3 锁的引入02. 多线程案例2.1 为
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2