【Java多线程】关于多线程的一些案例 —— 单例模式中的饿汉模式和懒汉模式以及阻塞队列

简介: 【Java多线程】关于多线程的一些案例 —— 单例模式中的饿汉模式和懒汉模式以及阻塞队列

1、单例模式

对框架和设计模式的简单理解就是,这两者都是“大佬”设计出来的,让即使是一个代码写的不太好的“菜鸡程序员”也能写出还可以的代码。设计模式也可以认为是对编程语言语法的补充。此处提到的“单例模式”就是一种设计模式。


框架(硬性的规定)


设计模式(软性的规定)遵循设计模式,代码的下限就被兜住了,类似下棋时的“棋谱”。


单例,顾名思义,单个实例(对象)。某个类,在一个进程中,只应该创建出一个实例(原则上不应该有多个)。使用单例模式,就可以对代码进行一个更严格的校验和检查。


1.1、饿汉模式

饿汉模式的“创建时机”非常早,实例在类加载的时候就被创建了,相当于程序一启动实例就创建了。因此使用“饿汉”来形容实例创建的迫切,非常早。【并且由于只涉及到读操作,天然的线程安全。】


package thread;
// 期望这个类只能有唯一的实例 (一个进程中)
class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();//static修饰的类对象,只存在一个
    public static Singleton getInstance() {   //只提供一个方法获取静态(类属性)实例
        return instance;   //只涉及到读操作,天然的线程安全
    }
    private Singleton() {}   //使用private修饰构造方法,使得无法使用new创建实例
}
public class ThreadDemo26 {
    public static void main(String[] args) {
        // Singleton s = new Singleton();   //无法new
        Singleton s = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(s == s2);   //true
    }
}

在代码中,使用static修饰了一个类对象,然后提供一个方法来获得这个对象,再使用 private 修饰构造方法,使得无法通过 new 创建实例。,由于该实例使用了 static 修饰,在类加载时就已经存在,所以就是懒汉模式。


2.1、懒汉模式

懒汉模式的实例创建时机相比于饿汉模式要更晚,直到第一次使用的时候,才会创建实例。相比“饿汉模式”,“懒汉模式”效率更高。


举个例子:


有一个编辑器想要打开一个10GB的文件,如果按照“饿汉”的方式,编辑器就会先把10GB的数据都加载到内存中,然后再进行统一展示;


如果按照“懒汉”的方式,编辑器就会只读取一小部分数据(比如只读10KB),把10KB先展示出来,随着用户进行翻页等操作,再继续读取后续的数据。


package thread;
// 懒汉的方式实现单例模式.
class SingletonLazy {
    // 这个引用指向唯一实例. 这个引用先初始化为 null, 而不是立即创建实例
    private volatile static SingletonLazy instance = null;   //volatile禁止重排序
    private static Object locker = new Object();
    public static SingletonLazy getInstance() {  //将创建实例的操作放到了getInstance里
        if (instance == null) {   //【注意理解此处的两个if】
            synchronized (locker) {    //考虑线程安全,需要加锁
                if (instance == null) {   //【注意理解此处的两个if】
                    instance = new SingletonLazy();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
    private SingletonLazy() { }
}
public class ThreadDemo27 {
    public static void main(String[] args) {
        SingletonLazy s1 = SingletonLazy.getInstance();
        SingletonLazy s2 = SingletonLazy.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);   //true
    }
}

如果 Instance 为 null, 就说明是首次调用, 首次调用就需要考虑线程安全问题, 就要加锁。


如果非 null, 就说明是后续的调用, 就不必加锁了。


讲解第10行和第12行的 if 语句:(双重校验锁)


这样相同且连续的 if 代码从来没写过,这是因为之前写的代码都是在单线程却无阻塞的情况,这种情况下连续两个相同的 if 是无意义的;


但是涉及到阻塞以及多线程的情况,这样的代码就非常的有意义了。看上去是两个一样的条件,实际上这两个条件的结果可能是相反的。


第一个 if 判定的是是否要加锁,如果不是首次调用时就跳过加锁环节,因为此时已经有对象了不需要再创建对象,直接返回即可。


第二个 if 判定的是是否要创建对象。


讲解第6行:(volatile 禁止代码重排序)


讲解第13行:(此处的new 操作又可拆成三个大的步骤,而这三个步骤可能会发生代码重排序。比如步骤1 2 3 =》 1 3 2 ,为了防止这种情况,使用了 volatile)


1、申请一段内存空间


2、在这个内存上调用构造方法,创建出这个实例


3、把这个内存地址赋值给 Instance 引用变量


2、阻塞队列

阻塞队列(BlockingQueue),顾名思义,就是一个队列。阻塞队列是基于普通队列做出的扩展。


基于阻塞队列实现的服务器程序叫消息队列(message queue,mq)


阻塞队列的特点有以下两点:


1、线程安全


2、具有阻塞特性


a)如果针对一个已经满了的队列进行入队列,此时入队列操作就会阻塞,一直阻塞到队列不满(其他线程出队列元素)之后。


b)如果针对一个已经空了的队列进行出队列,此时出队列操作就会阻塞,一直阻塞到队列不空(其他线程入队列元素)之后。


基于阻塞队列,就可以实现“生产者消费者模型”。


1、生产者消费者模式就是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题。



2、削峰填谷,阻塞队列就相当于一个缓冲区,平衡了生产者和消费者的处理能力。【类似于现实中三峡大坝所承担的作用】



类似于擀饺子皮和包饺子的过程,擀饺子皮的线程就是生产者,包饺子的线程是消费者,饺子皮擀好之后放到桌子上,包饺子的线程在从桌子上拿饺子皮包饺子。这里的桌子就是起到了“阻塞队列”的效果,由于桌子的存在,擀饺子皮的线程擀的速度快时,可以把多的饺子皮放到桌子上先(而不需要直接递给包饺子的线程)。


2.1、BlockingQueue 阻塞队列数据结构

Java标准库中提供了现成的阻塞队列数据结构 BlockingQueue,另外还有 ArrayBlockingQueue,LinkedBlockingQueue,PriorityBlockingQueue


package thread;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
public class ThreadDemo28 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(100);
        queue.put("aaa");
        String elem = queue.take();
        System.out.println("elem = " + elem);
        elem = queue.take();   //进入阻塞状态
        System.out.println("elem = " + elem);
    }
}

注意:此处的阻塞队列,入队出队操作不再是以前的 offer 和 poll 方法,而是使用带有阻塞功能的 put 和 take 方法。


目录
相关文章
|
5月前
|
Python
python3多线程中使用线程睡眠
本文详细介绍了Python3多线程编程中使用线程睡眠的基本方法和应用场景。通过 `time.sleep()`函数,可以使线程暂停执行一段指定的时间,从而控制线程的执行节奏。通过实际示例演示了如何在多线程中使用线程睡眠来实现计数器和下载器功能。希望本文能帮助您更好地理解和应用Python多线程编程,提高程序的并发能力和执行效率。
127 20
|
5月前
|
安全 Java C#
Unity多线程使用(线程池)
在C#中使用线程池需引用`System.Threading`。创建单个线程时,务必在Unity程序停止前关闭线程(如使用`Thread.Abort()`),否则可能导致崩溃。示例代码展示了如何创建和管理线程,确保在线程中执行任务并在主线程中处理结果。完整代码包括线程池队列、主线程检查及线程安全的操作队列管理,确保多线程操作的稳定性和安全性。
|
7月前
|
NoSQL Redis
单线程传奇Redis,为何引入多线程?
Redis 4.0 引入多线程支持,主要用于后台对象删除、处理阻塞命令和网络 I/O 等操作,以提高并发性和性能。尽管如此,Redis 仍保留单线程执行模型处理客户端请求,确保高效性和简单性。多线程仅用于优化后台任务,如异步删除过期对象和分担读写操作,从而提升整体性能。
127 1
|
8月前
|
设计模式 Java 数据库连接
Java编程中的设计模式:单例模式的深度剖析
【10月更文挑战第41天】本文深入探讨了Java中广泛使用的单例设计模式,旨在通过简明扼要的语言和实际示例,帮助读者理解其核心原理和应用。文章将介绍单例模式的重要性、实现方式以及在实际应用中如何优雅地处理多线程问题。
104 4
|
7月前
|
缓存 安全 Java
【JavaEE】——单例模式引起的多线程安全问题:“饿汉/懒汉”模式,及解决思路和方法(面试高频)
单例模式下,“饿汉模式”,“懒汉模式”,单例模式下引起的线程安全问题,解锁思路和解决方法
|
8月前
|
设计模式 安全 Java
Java编程中的单例模式深入解析
【10月更文挑战第31天】在编程世界中,设计模式就像是建筑中的蓝图,它们定义了解决常见问题的最佳实践。本文将通过浅显易懂的语言带你深入了解Java中广泛应用的单例模式,并展示如何实现它。
|
8月前
|
数据采集 Java Python
爬取小说资源的Python实践:从单线程到多线程的效率飞跃
本文介绍了一种使用Python从笔趣阁网站爬取小说内容的方法,并通过引入多线程技术大幅提高了下载效率。文章首先概述了环境准备,包括所需安装的库,然后详细描述了爬虫程序的设计与实现过程,包括发送HTTP请求、解析HTML文档、提取章节链接及多线程下载等步骤。最后,强调了性能优化的重要性,并提醒读者遵守相关法律法规。
214 0
|
2月前
|
机器学习/深度学习 消息中间件 存储
【高薪程序员必看】万字长文拆解Java并发编程!(9-2):并发工具-线程池
🌟 ​大家好,我是摘星!​ 🌟今天为大家带来的是并发编程中的强力并发工具-线程池,废话不多说让我们直接开始。
88 0
|
5月前
|
Linux
Linux编程: 在业务线程中注册和处理Linux信号
通过本文,您可以了解如何在业务线程中注册和处理Linux信号。正确处理信号可以提高程序的健壮性和稳定性。希望这些内容能帮助您更好地理解和应用Linux信号处理机制。
99 26
|
5月前
|
Linux
Linux编程: 在业务线程中注册和处理Linux信号
本文详细介绍了如何在Linux中通过在业务线程中注册和处理信号。我们讨论了信号的基本概念,并通过完整的代码示例展示了在业务线程中注册和处理信号的方法。通过正确地使用信号处理机制,可以提高程序的健壮性和响应能力。希望本文能帮助您更好地理解和应用Linux信号处理,提高开发效率和代码质量。
102 17