【java基础】静态内部类又是如何实现线程安全的呢?(利用了类的加载机制)

简介: 【java基础】静态内部类又是如何实现线程安全的呢?(利用了类的加载机制)

@TOC

静态内部类实现单例代码:

class Singleton{
   
    private Singleton(){
   

    }
    private static class SingletonInstance{
   
        private static final Singleton INSTANCE =new Singleton();
    }
    public static synchronized Singleton getInstance(){
   
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

类的加载时机。

类加载时机:JAVA虚拟机在有且仅有的5种场景下会对类进行初始化。

1.遇到new、getstatic、setstatic或者invokestatic这4个字节码指令时,对应的java代码场景为:new一个关键字或者一个实例化对象时、读取或设置一个静态字段时(final修饰、已在编译期把结果放入常量池的除外)、调用一个类的静态方法时。

2.使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候,如果类没进行初始化,需要先调用其初始化方法进行初始化。

3.当初始化一个类时,如果其父类还未进行初始化,会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()方法的类),虚拟机会先初始化这个类。

5.当使用JDK 1.7等动态语言支持时,如果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。

这5种情况被称为是类的主动引用,注意,这里《虚拟机规范》中使用的限定词有且仅有那么,除此之外的所有引用类都不会对类进行初始化,称为被动引用。静态内部类就属于被动引用的行列。

静态内部类实现线程安全

我们分析getInstance()方法,调用的是SingleTonHoler.INSTANCE,取的是SingleTonHoler里的INSTANCE对象,跟上面那个DCL方法不同的是,getInstance()方法并没有多次去new对象,故不管多少个线程去调用getInstance()方法,取的都是同一个INSTANCE对象,而不用去重新创建。当getInstance()方法被调用时,SingleTonHoler才在SingleTon的运行时常量池里,把符号引用替换为直接引用,这时静态对象INSTANCE也真正被创建,然后再被getInstance()方法返回出去,这点同饿汉模式。

那INSTANCE在创建过程中又是如何保证线程安全的呢?
在《深入理解JAVA虚拟机》中,有这么一句话:

虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确地加锁、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()方法,其他线程都需要阻塞等待,直到活动线程执行()方法完毕。如果在一个类的()方法中有耗时很长的操作,就可能造成多个进程阻塞(需要注意的是,其他线程虽然会被阻塞,但如果执行()方法后,其他线程唤醒之后不会再次进入()方法。同一个加载器下,一个类型只会初始化一次。),在实际应用中,这种阻塞往往是很隐蔽的。

故而,可以看出INSTANCE在创建过程中是线程安全的,所以说静态内部类形式的单例可保证线程安全,也能保证单例的唯一性,同时也延迟了单例的实例化。

那么,是不是可以说静态内部类单例就是最完美的单例模式了呢?其实不然,静态内部类也有着一个致命的缺点,就是传参的问题,由于是静态内部类的形式去创建单例的,故外部无法传递参数进去,例如Context这种参数,所以,我们创建单例时,可以在静态内部类与DCL(双重检查)模式里自己斟酌。

写在最后:

参考资料:
《深入理解JAVA虚拟机》
《Android源码设计模式解析与实战》
《java虚拟机规范》
如果觉得不错,欢迎关注专栏:Java八股文
关于静态内部类详解见:类的成员总结(属性,方法,构造器,代码块,内部类)

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