一、双锁机制(Double-Checked Locking)是一种旨在减少线程执行开销并提高性能的编程技术。在双锁机制中,首先检查是否需要对共享资源进行加锁,并且只有在需要时才会加锁。这种方法主要用于单例模式的实现。
在单例模式中,只有一个实例会被创建并共享。在多线程环境下,为了保证线程安全,需要对单例对象进行加锁处理。但是,每次获取单例对象时都进行加锁处理可能会导致性能降低,所以需要使用双锁机制来优化。
在双锁机制中,首先判断单例对象是否已经创建,如果未创建则尝试获取锁并进行创建,这是第一个锁,防止同时多个线程同时创建对象。当第一个线程成功创建单例对象并释放锁后,后续的线程需要再次进行判断,此时单例对象已经创建完成,后续的线程无需再创建,直接返回单例对象。这个检查加锁操作是第二个锁,只有在实例未被创建时才会获取锁,避免多个线程同时进行创建操作。
经典的双锁机制实现代码如下:
- public class Singleton {
- private static volatile Singleton instance = null;
-
- private Singleton() {}
-
- public static Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- synchronized (Singleton.class) {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- }
- }
- return instance;
- }
- }
需要注意的是,双锁机制虽然可以优化多线程下的性能,但是也可能会产生死锁等问题,需要严格测试和实践验证。同时,在 Java 5 以后就已经不推荐使用双锁机制来实现单例模式。更好的办法是使用静态内部类等方式实现单例模式,它们可以保证线程安全并且具有更好的性能表现。
二、静态内部方式
静态内部类是指在一个类中定义一个静态的类。静态内部类与外部类没有关系,它的访问权限与普通类一样,可以是public、private等。静态内部类的主要作用是实现内部类的封装,同时也可以实现单例模式。
利用静态内部类实现单例模式,可以避免双锁机制带来的线程安全问题,同时也不会因为类加载的机制安全问题而导致实例化多次的现象。这种方式在多线程并发访问时,也能够保证单例对象的正确性。
实现方式如下:
- public class Singleton {
- private Singleton() {}
-
- private static class SingletonHolder {
- private static Singleton instance = new Singleton();
- }
-
- public static Singleton getInstance() {
- return SingletonHolder.instance;
- }
- }
在上面的代码中,SingletonHolder是一个私有的静态内部类,它的实例instance是在静态初始化时被创建的,因此线程安全性可以得到保证。而getInstance()方法返回的是SingletonHolder.instance,相当于直接访问静态内部类的一个成员变量,由于SingletonHolder是一个内部类,只有在getInstance()方法被调用时,SingletonHolder才会被加载,从而创建Singleton实例,所以只会创建一次。
总的来说,使用静态内部类实现单例模式是一种线程安全且性能好的做法,推荐使用。
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