单例和多线程

ThreadLocal概念:
线程局部变量,是一种多线程间并发访问变量的解决方案。与synchronized等加锁方法是不同,ThreadLocal完全不提供锁,而使用以空间换时间的手段,为每个线程提供变量的独立副本,以保障线程安全。
从性能上说,ThreadLocal不具有绝对的优势,在并发不是很高的时候,加锁的性能会更好,但作为一套与锁完全不管的线程安全解决方案,在高并发量或者竞争激烈的场景,使用ThreadLocal可以再在一定程度上减少锁竞争。


单例模式:
最常见的就是饥饿模式和懒汉模式,一个直接实例化对象,一个在调用方法时进行实例化对象。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述


在多线程模式中,考虑性能和线程安全问题,一般选两种经典的单例模式,有提高性能,又保证安全:
1.dubble check instan
2.static inner class

  • 第一种:
public class DubbleSingleton {

	private static DubbleSingleton ds;
	
	public static DubbleSingleton getDs(){
		if(ds == null){
			try {
				//模拟初始化对象的准备时间
				Thread.sleep(3000);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
			synchronized(DubbleSingleton.class){
				if(ds == null){
					ds = new DubbleSingleton();
				}
			}
		}
		return ds;
	}
	
	public static void main(String args[]){
		
		Thread t1 = new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(DubbleSingleton.getDs().hashCode());
			}
		},"t1");
		
		Thread t2 = new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(DubbleSingleton.getDs().hashCode());
			}
		},"t2");
		
		Thread t3 = new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(DubbleSingleton.getDs().hashCode());
			}
		},"t3");
	
		t1.start();
		t2.start();
		t3.start();
	}
}

输出结果:

1374939831
1374939831
1374939831

思考:
代码中加了两段的if判断,如果第二个if去掉会有区别么?(画图理解)

  • 第二种:
public class InnerSingleton {

	private static class Singleton{
		private static Singleton single = new Singleton();
	}
	
	public static Singleton getInstance(){
		return Singleton.single;
	}
}
### 解决Java/C# 泛型模式下多线程安全问题的最佳实践 #### Java中的双重检查锁定(DCL) 为了确保泛型模式在多线程环境下的正确工作,在Java中可以采用双重检查锁定(Double Checked Locking, DCL)的方式。这种方式通过减少锁的竞争来提高性能。 ```java public class Singleton<T> { private volatile T instance; public T getInstance() { if (instance == null) { // First check synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { // Second check instance = createInstance(); } } } return instance; } protected T createInstance() { // 实现创建实逻辑 return null; } } ``` 上述代码利用`volatile`关键字防止指令重排序带来的问题,保证了即使是在高并发场景下对象也能被正确初始化[^1]。 #### C# 中基于静态构造函数的方法 对于C#, 可以依赖于CLR所提供的特性——即当首次访问某个类型的任何成员之前都会自动执行该类型的静态构造器,并且此操作是完全由运行库管理并具有内在的线程安全性。 ```csharp public sealed class Singleton<T> { private static readonly Lazy<Dictionary<Type, object>> instances = new Lazy<Dictionary<Type, object>>(() => new Dictionary<Type, object>()); private static readonly object syncRoot = new object(); private Singleton() {} public static T Instance { get { var type = typeof(T); lock (syncRoot) { if (!instances.Value.ContainsKey(type)) { instances.Value[type] = Activator.CreateInstance(type); } return (T)instances.Value[type]; } } } } ``` 这段代码展示了如何使用`Lazy<T>`配合字典存储不同类型的,同时借助`lock`语句块保护对共享资源的操作,从而实现了线程安全的泛型模式[^2]。 另外一种更简洁的做法就是直接定义一个私有的静态只读字段用于保存唯一的实: ```csharp public class Singleton<T> where T : class, new(){ private static readonly T _instance = new T(); public static T Instance => _instance; } ``` 这里的关键在于.NET框架本身已经确保了类级别的初始化过程是线程安全的,因此不需要额外加锁就能达到目的[^3]。
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