静态内部类实现单例是怎么保证线程安全的

静态内部类实现单例之所以能够保证线程安全，主要是因为Java类加载机制和类初始化过程。以下是详细的解释：

1. 类加载机制

在Java中，类加载机制由以下几个步骤组成：

• 加载：将类的字节码读入内存。
• 链接：
  • 验证：确保字节码符合JVM的要求。
  • 准备：为类的静态变量分配内存并初始化默认值。
  • 解析：将常量池中的符号引用替换为直接引用。
• 初始化：执行类的静态初始化块和静态变量的初始化。

2. 类初始化的线程安全性

• JVM在类加载和初始化过程中会自动获取一个锁，这样确保了类的初始化过程是线程安全的。
• 类加载时会被同步加锁，同一个类在多线程环境中只会被加载和初始化一次。

3. 静态内部类的特性

在静态内部类实现单例模式中，单例实例是通过静态内部类的静态成员持有的。以下是详细步骤：

• 外部类被加载时：静态内部类不会立即被加载和初始化。
• 静态内部类被首次引用时：静态内部类才会被加载和初始化。

代码示例

public class Singleton {
    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private Singleton() {}

    // 静态内部类，持有单例实例
    private static class Holder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    // 提供外部访问单例实例的方法
    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}

执行过程

1. 外部类加载：当外部类 Singleton 被加载时，静态内部类 Holder 不会被立即加载。
2. 首次调用 getInstance()：只有在第一次调用 Singleton.getInstance() 方法时，Holder 类才会被加载和初始化。
3. 静态内部类加载和初始化：
   • 当 Holder 类被加载时，JVM确保类的加载和初始化是线程安全的。
   • 只有一个线程能够初始化 Holder 类，其他线程会被阻塞，直到初始化过程完成。
4. 单例实例的创建：在 Holder 类初始化过程中，INSTANCE 静态变量被初始化为 Singleton 的实例。
5. 后续调用 getInstance()：后续任何线程调用 getInstance() 方法，都直接返回已经创建的 INSTANCE 实例。

总结

静态内部类实现单例之所以能够保证线程安全，主要是因为：

• 静态内部类只有在被首次使用时才会被加载和初始化，而类的加载和初始化过程由JVM自动控制并保证线程安全。
• 静态内部类加载和初始化的线程安全性由JVM的类加载机制确保，确保了单例实例的唯一性和线程安全。

因此，静态内部类实现单例是一种高效且线程安全的单例实现方式。

原文地址：https://blog.csdn.net/github_35942716/article/details/140700991

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