设计模式【1.3】-- 为什么饿汉式单例是线程安全的？

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发布于: 2020 年 12 月 26 日

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？
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首先定义一个饿汉式单例如下：
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 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();
}
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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：
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加载-->验证-->准备-->解析-->初始化-->使用-->卸载
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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：
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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：
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首先改造一下单例：
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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");
    }
}
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测试代码：
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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();
    }
}
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运行结果，一开始运行的时候，我们可以看到线程1进去了static代码块，它在初始化，线程2则在等待。
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待到线程1初始化完成的时候，线程2也不会再进入static代码块，而是和线程1取得同一个对象，由此可见，static代码块实际上就是线程安全的。
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