volatile关键字的作用 以及 单例模式(饿汉模式与懒汉模式的区别及改进)

news/2024/4/21 14:20:49/文章来源:https://blog.csdn.net/Shine0115/article/details/136441347

文章目录

  • 💡volatile保证内存可见性
  • 💡单例模式
  • 💡饿汉模式
  • 💡懒汉模式
  • 💡懒汉模式多线程版
  • 💡volatile防止指令重排序

💡volatile保证内存可见性

Volatile 修饰的变量能够保证“内存可见性”以及防止”指令重排序“

什么是可见性:当某个线程修改了某个共享变量,其他的线程是否可以看见修改后的内容;

因为访问一个变量时,CPU就会先把变量从内存中读出来,然后放到CPU寄存器中进行运算;运算完之后,再将新的数据在内存中进行刷新;

在这里插入图片描述

对于操作系统来讲,读内存的速度是比较慢的,(注意:这里的慢 是 相对于寄存器而言的,就像,读内存要比读硬盘快上千倍或上万倍,读寄存器比读内存快上千倍上万倍), 这时候就会影响执行的效率。为了提高效率,编译器就会对代码进行一个优化,把读内存的操作优化成读寄存器,从而减少对内存的读取,提高整个效率;

举个例子:

代码目的:创建两个线程,通过线程2修改线程1的循环判断条件来终止线程1的循环执行

public class Demo1 {private static int flag = 0;public static void main(String[] args) {Thread thread1 = new Thread(() -> {while(flag == 0) {//当循环不等于0时,一直循环,直到flag被改变}System.out.println("thread1 执行结束");});Thread thread2 = new Thread(() -> {Scanner in = new Scanner(System.in);System.out.println("更改flag:");//通过更改flag终止线程1的执行flag = in.nextInt();System.out.println("输入成功");});thread1.start();thread2.start();}
}

在这里插入图片描述

根据结果可以看到,线程1并没有终止循环,这就是“内存可见性”所导致的线程不安全👇

在这里插入图片描述

在多线程的环境下(在单线程环境下没问题),如果编译器作出优化,可能就会导致bug,虽然提高了效率,但是最后结果却是错误的,

此时就需要程序员使用Volatile关键字告诉编译器,不需要进行代码优化:

直接给flag加上Volatile即可

在这里插入图片描述

注意, volatile只能够保证内存可见性问题,不会保证代码的原子性,但是Synchronized既可以保证内存可见性,也能保证原子性;

以上就是volatile能够保证内存可见性的讲解

💡单例模式

单例模式是一种经典的设计模式了,它的作用就是保证在有些场景下,需要一个类只能有一个对象,而不能有多个对象,比如像你以后娶媳妇,你娶媳妇肯定是只能娶一个,而不能娶两个;

但是,问题来了,一个类只需要一个对象,那在new对象的时候只new一次对象不就可以了么,为什么还要弄个这么麻烦的东西呢?

因为啊,只new一次对象确实是只有一个,但是呢,如果你在写代码的过程中忘了呢,然后又new了一次,这种概率是很大的,毕竟,人是最不靠谱的动物😅,就像是有一句话说的好:宁可相信世界上有鬼,也不要相信男人的那张嘴😂,所以的,为了防止这种失误发生,就有了单例模式,在Java中也有许多类似的机制,比如final,就会保证修饰的变量肯定是不能改变的;@override,保证你这方法肯定是一个重写方法;这些都是在语法方面进行了一些限制,但是,在语法方面,对于单例并没有特定的语法,所以,这里就通过编程技巧来达到类似的限制效果;

单例模式的两种实现方式:

💡饿汉模式

1.在类中实例化类的对象,给外界提供一个方法来使用这个对象;

2.将构造方法用private修饰,保证在类外不能再实例化这个类对象

public class SingleTon {//在类的内部实例化对象public static SingleTon instance = new SingleTon();//定义一个方法,用来获取这个对象//后序如果类外的代码想要使用对象时,直接调用这个方法即可public static SingleTon getInstance() {return instance;}//设置一个私有的构造方法,保证在这个类外无法实例化这个对象private SingleTon(){}
}

在这里插入图片描述

可以看到,这里的对象被static修饰,所以在类被加载的时候创建,创建的时机就比较早,并且被static修饰的对象只会被创建一次,所以这种在类加载时就创建实例的模式称为饿汉模式

💡懒汉模式

懒汉模式单线程版:

这样的写法与上面的相同点就是:同样在类外不能再第二次实例化对象,不同点是:将创建对象的时机放在getInstance方法中,这样在类加载的时候就不会创造实例,而是当第一次调用这个方法时才会去创建

public class SingleTon {public static SingleTon instance = null;//定义一个方法,用来获取这个对象//后序如果类外的代码想要使用对象时,直接调用这个方法即可public static SingleTon getInstance() {//懒汉模式if(instance == null) {instance = new SingleTon();}return instance;}//设置一个私有的构造方法,保证在这个类外无法实例化这个对象private SingleTon(){}
}

在这里插入图片描述

💡懒汉模式多线程版

在线程安全方面,上面的饿汉模式是在多线程下是安全的,而懒汉模式在多线程下是不安全的;

因为,如果多个线程同时访问一个变量,那么不会出现不安全问题,如果多个线程同时修改一个变量,就有可能出现不安全问题;

饿汉模式下,只进行了访问,没有涉及到修改

在这里插入图片描述

懒汉模式下,不仅进行了访问,还涉及了修改,那么下面就讲解以下懒汉模式在多线程下如何会产生不安全

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

既然出现了不安全问题,那么如何将懒汉模式修改成安全的呢?

💡方法:进行加锁,使线程安全

在这里插入图片描述

但是,如果锁加在这个地方,仍然是不安全的,因为,这样还是会进行穿插执行,如果两个并发的进入的 if 语句中,那么,就会进行锁竞争,假设,thread1 获取到了锁,thread2 在阻塞等待,等到 thread1 创建一次对象,释放锁后,thread2 就又会载获取到锁,进行创建对象,所以,这个加锁操作并没有保证它是一个整体(非原子性)

在这里插入图片描述

所以说,并不是加了锁就安全,只有锁加对了才会安全,在加锁的时候要保证以下几方面:

  1. 锁的 {} 的范围是合理的,能够把需要作为整体的每个部分都包括进去;

  2. 锁的对象能够起到锁竞争的效果;

懒汉模式多线程版改进👇

将if语句和new都放在锁里面成为一个整体,这样就避免了会穿插执行;

    public static SingleTon getInstance() {synchronized (SingleTon.class) {if(instance == null) {instance = new SingleTon();}}return instance;}

但是上述代码还有一个问题,每当调用getInstance时,都会尝试去进行加锁,而加锁是一个开销很大的操作,而懒汉模式之所以会出现线程不安全问题,是因为只是在第一次调用getInstance方法new对象时,可能会出现问题,但是,只要new完对象以后,就不用再进行锁竞争了,直接访问就可以了,所以再次进行优化👇:

    public static SingleTon getInstance() {//在最外面在进行一次判断if(instance == null) {synchronized (SingleTon.class) {if(instance == null) {instance = new SingleTon();}}}return instance;}

在第一次实例化对象后,以后再调用个getInstance方法时,就不会再创建对象,而且也不会再去获取锁,因为,第一个if判断语句都不会进去,所以不会执行到加锁的语句;

上面的单例模式看着好像是完全没问题了,但是,还是有一个问题,就是可能会触发指令重排序问题,所以就需要使用volatile解决指令重排序问题

💡volatile防止指令重排序

指令重排序:编译器会保证在你代码逻辑不变的情况下,对代码进行优化,使代码的性能得到提高,这样的操作称为指令重排序;

举个例子:

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在代码中,在实例化对象这一步可能会出现指令重排序问题,下面就来讲解一下为什么👇

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

对于上述的指令重排序问题,解决方案就是:使用volatile关键字修饰singleTon

**线程安全的单例模式(懒汉模式)**👇

public class SingleTon {//使用volatile关键字修饰,防止指令重排序public static volatile SingleTon singleTon = null;public static SingleTon getSingleTon() {if(singleTon == null) {synchronized (SingleTon.class) {if(singleTon == null) {singleTon = new SingleTon();}}}return singleTon;}private SingleTon() {};}

💡💡这里再次提醒,使用单例模式要注意三个要点:

  • 加锁
  • 两层if判断
  • 使用volatile修饰引用,防止指令重排序

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.luyixian.cn/news_show_998080.aspx

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系dt猫网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Prompt 共享网站

好用的提示词网站链接: PromptBase | Prompt Marketplace: Midjourney, ChatGPT, DALLE, Stable Diffusion & more.Search 100,000 quality AI prompts from top prompt engineers. Produce better outputs, save on time & API costs, sell your own prom…

鸿蒙Harmony应用开发—ArkTS声明式开发(通用属性:组件标识)

id为组件的唯一标识,在整个应用内唯一。本模块提供组件标识相关接口,可以获取指定id组件的属性,也提供向指定id组件发送事件的功能。 说明: 从API Version 8开始支持。后续版本如有新增内容,则采用上角标单独标记该内容…

Tomcat概念、安装及相关文件介绍

目录 一、web技术 1、C/S架构与B/S架构 1.1 http协议与C/S架构 1.2 http协议与B/S架构 2、前端三大核心技术 2.1 HTML(Hypertext Markup Language) 2.2 css(Cascading Style Sheets) 2.3 JavaScript 3、同步和异步 4、…

【翻译】零信任架构准则(一)Introduction to Zero Trust

零信任简介 零信任架构是一种移除内网信任的一种系统设计方法,它假定访问网络的用户都是有敌意的,因此,每个访问请求都需要基于访问防护策略去验证。零信任架构对用户请求的可信度是通过持续构建用户行为上下文来实现,而上下文又…

解决tomcat双击startup.bat一闪而过的问题

这种问题可能是tomcat找不到你的jdk环境配置路径 1、首先在tomcat的bin文件夹找到startup.bat 和catalina.bat两个文件 2、startup.bat用记事本打开 在末尾添加pause 3、保存修改,双击startup.bat如果出现这种问题,就是找不到jdk路径 4、用记事本打开ca…

苹果电脑专业的Mac垃圾清理工具CleanMyMac X4.14.7

CleanMyMac X是一款专业的Mac清理工具,它具有强大的功能和易用的界面,可以帮助用户快速清理Mac上的无用文件和垃圾,优化系统性能,提升电脑运行速度。 该软件的核心功能包括智能扫描与清理、应用程序管理、隐私保护和系统维护等。…

Newsmy储能电源与您相约九州汽车生态博览

2024年3月7日—10日,第24届 深圳国际智慧出行、汽车改装及汽车服务业态博览会(以下简称“九州汽车生态博览会”)将在深圳国际会展中心(宝安)举办,Newsmy纽曼集团将在3号馆32523展位,携全系产品与…

高效办公-浏览器基本操作

日常我们使用电脑,其实很大部分是用于网络功能,这里面除了客户端程序剩余的就是通过我们的浏览器获取信息或者使用业务系统了,这里就简单学习下浏览器基本常识与操作。 一、浏览器是什么? 白话讲浏览器就是一个软件,我…

如何在Linux系统部署MeterSphere服务并配置固定公网访问地址

文章目录 推荐 前言1. 安装MeterSphere2. 本地访问MeterSphere3. 安装 cpolar内网穿透软件4. 配置MeterSphere公网访问地址5. 公网远程访问MeterSphere6. 固定MeterSphere公网地址 推荐 前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站,通俗易懂,风趣幽默&#…

搭建Zabbix监控系统

1、Zabbix基础 Zabbix是一个基于Web界面的企业级开源监控套件,提供分布式系统监控与网络监控功能。具备主机的性能监控,网络设备性能监控,数据库性能监控,多种告警方式,详细报表、图表的绘制等功能。检测的对象可以是L…

20个Python函数程序实例

前面介绍的函数太简单了: 以下是 20 个不同的 Python 函数实例 下面深入一点点: 以下是20个稍微深入一点的,使用Python语言定义并调用函数的示例程序: 20个函数实例 简单函数调用 def greet():print("Hello!")greet…

深度学习500问——Chapter02:机器学习基础(3)

文章目录 2.10 主成分分析(PCA) 2.10.1 主成分分析(PCA)思想总结 2.10.2 图解PCA核心思想 2.10.3 PCA算法推理 2.10.4 PCA算法流程总结 2.10.5 PCA算法主要优缺点 2.10.6 降维的必要性及目的 2.10.7 KPCA与PCA的区别 2.11 模型评估…

【k8s】利用crobjob实现定时宿主机集群任务

可以考虑这么个场景,服务商的服务集群以K8S部署在云端,并以一条防火墙策略放通某专线ip或端口,以供外部用户访问。现在出现了这么个需求,由于周末或节假日不上班,客户要求在这些时刻去禁用这些防火墙策略,以…

14:00面试,15:00就出来了,问的问题过于变态了。。。

从小厂出来,没想到在另一家公司又寄了。 到这家公司开始上班,加班是每天必不可少的,看在钱给的比较多的份上,就不太计较了。没想到2月一纸通知,所有人不准加班,加班费不仅没有了,薪资还要降40%…

【RT-DETR有效改进】全新的SOATA轻量化下采样操作ADown(轻量又涨点,附手撕结构图)

一、本文介绍 本文给大家带来的改进机制是利用2024/02/21号最新发布的YOLOv9其中提出的ADown模块来改进我们的Conv模块,其中YOLOv9针对于这个模块并没有介绍,只是在其项目文件中用到了,我将其整理出来用于我们的RT-DETR的项目,经过实验我发现该卷积模块(作为下采样模块)…

场景问题: VisualVM工具Profiler JDBC不是真实执行的SQL

1. 问题 诡异的问题表象: 前端反馈分页接口的Total字段一直为0 使用Visualvm中的 Profiler 注入到应用后,查看JDBC监控得到了分页接口执行的SQL,复制出来执行是55. 此时还没有注意到 IN 的范围中有一个特别的值 NULL 🤨 2. 排查…

Unity 动画(旧版-新版)

旧版 旧版-动画组件:Animation 窗口-动画 动画文件后缀: .anim 将制作后的动画拖动到Animation组件上 旧版的操作 using System.Collections; using System.Collections.Generic; using UnityEngine;public class c1 : MonoBehaviour {// Start is called before…

DNS——域名系统

TCP/IP提供了通过IP地址来连接到设备的功能,但对用户来讲,记住某台设备的IP地址是相当困难的,因此专门设计了一种字符串形式的主机命名机制,这些主机名与IP地址相对应。在IP地址与主机名之间需要有一种转换和查询机制,…

深度学习_19_卷积

理论: 目前问题在于识别图片所需要的模型权重数量会比较大 一般图片像素在12M也就是一千两百万像素,要用模型对其整体识别的话,需要至少一千两百万权重,那也仅仅是线性模型,若用多层感知机的话,模型的数据…

STM32 | STM32时钟分析、GPIO分析、寄存器地址查找、LED灯开发(第二天)

STM32 第二天 一、 STM32时钟分析 寄存器:寄存器的功能是存储二进制代码,它是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储1位二进制代码,故存放n位二进制代码的寄存器,需用n个触发器来构成 在计算机领域&#x…