【Java】设计模式【1.3】-- 为什么饿汉式单例是线程安全的？

Z时代
2024-01-10
分类：技术分享

我们都知道，饿汉式单例是线程安全的，也就是不会初始化的时候创建出两个对象来，但是为什么呢？

首先定义一个饿汉式单例如下：

 public class Singleton {
// 私有化构造方法，以防止外界使用该构造方法创建新的实例
private Singleton(){
}
// 默认是public，访问可以直接通过Singleton.instance来访问
static Singleton instance = new Singleton();}

之所以是线程安全的，是因为JVM在类加载的过程，保证了不会初始化多个static对象。类的生命周期主要是：

加载-->验证-->准备-->解析-->初始化-->使用-->卸载

上面的代码，实际上类成员变量instance是在初始化阶段的时候完成初始化，所有的类变量以及static静态代码块，都是在一个叫clinit()的方法里面完成初始化。这一点，使用jclasslib可以看出来：

【Java】设计模式【1.3】-- 为什么饿汉式单例是线程安全的？

clinit()方法是由虚拟机收集的，包含了static变量的赋值操作以及static代码块，所以我们代码中的static Singleton instance = new Singleton();就是在其中。虚拟机本身会保证clinit()代码在多线程并发的时候，只会有一个线程可以访问到，其他的线程都需要等待，并且等到执行的线程结束后才可以接着执行，但是它们不会再进入clinit()方法，所以是线程安全的。我们可以验证一下：

首先改造一下单例：

public class Singleton {
// 私有化构造方法，以防止外界使用该构造方法创建新的实例
private Singleton() {
}
// 默认是public，访问可以直接通过Singleton.instance来访问
static Singleton instance = null;
static {
System.out.println("初始化static模块---开始");
instance = new Singleton();
try {
System.out.println("初始化中...");
Thread.sleep(20 * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("初始化static模块----结束");
}}

测试代码：

import java.io.*;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
public class SingletonTests {
public static void main(String[] args) throws Exception, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchMethodException {
Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("线程1开始尝试初始化单例");
Singleton singleton = Singleton.instance;
System.out.println("线程1获取到的单例：" + singleton);
}
});
Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("线程2开始尝试初始化单例");
Singleton singleton = Singleton.instance;
System.out.println("线程2获取到的单例：" + singleton);
}
});
thread1.start();
thread2.start();
}}