java 、HashMap 和單例

前段時間在項目中遇到一個問題。當多個系統同時運行時，大部分系統可以良好運轉，部分卻卡死在了啓動界面。如下是我解決該問題的步驟和總結：

一、復現問題。從新走了一遍出問題的過程，發現問題的確存在。說明這個問題不是偶然發生。

二、看日誌。肯定問題是必然發生以後，開始查看日誌，發現日誌中有問題的系統狀態一直不正常。一直處於任務過時的狀態。一個系統對應一個任務，任務過時以後，系統就處於卡死狀態。系統的邏輯是這樣的：當啓動系統的時候，會發起多個請求，每一個請求會產生一個任務，同時將這些任務寫到緩存(HashMap)和數據庫。任務的狀態（包括數據庫和緩存）會隨着任務的進度而發生改變。

任務過時意味着該任務已經執行完畢或者歷來沒有這個任務。

若是說任務已經執行完畢致使這個問題的話，這個是不可能的。由於對於每一個任務，當他執行成功或者失敗時，垃圾回收器會在15分鐘後對任務進行清理。事實上，當咱們一開啓系統時，就觀察到該系統對應的任務在數據庫中存在，可是在緩存中卻不存在！就是說，當咱們從HashMap 中獲取相應的任務時，獲取到的值是不存在的！爲何獲取到的值會不存在呢？這可能有兩種緣由：

（1）任務根本就沒有寫入緩存；

（2）任務寫入緩存後很快被清理掉了；

可是根據以上的分析，任務被很快清理掉是不可能的。由於至少得在15分鐘以後，才能清理。那就只有第一種可能了：任務根本沒有寫入緩存！

開始着手看代碼。發現寫入緩存的關鍵一行代碼：

MyMap. getInstance().put( taskId, "hello" );

繼續跟蹤MyMap，主要的類相關內容以下：

public class MyMap {

     

      private Map<Integer, Object> map = new HashMap<Integer, Object>();

      private Object lock = new Object();

     

      private static MyMap instance = new MyMap();

      private MyMap(){}

      public static MyMap getInstance() {

           if (instance == null) {

               instance = new MyMap();

           }

           return instance ;

      }

      public void put(Integer taskId, String name) {

           synchronized (lock ) {

               map.put(taskId, name);

           }

      }

     

      public Map<Integer, Object> getMap() {

           return map ;

      }

}

該類使用單例模式，使用HashMap來保存全部的任務。每次執行一個任務，都會將這個任務寫入緩存。而後根據taskId獲取相應的任務。這段代碼看起來沒有多大問題。

可是在高併發的狀況下，這個單例是不安全的：

public static MyMap getInstance() {

           if (instance == null) {

               instance = new MyMap();

          }

           return instance ;

     }

在多個線程同時請求getInstance時，某個線程，判斷instance == null 爲true,會繼續執行instance = new MyMap(); 

這行代碼會先new MyMap()，在heap上分配內存空間，而後將instance 指向該內存地址。在instance 未指向該內存空間時，若是其餘線程也調用getInstance時，發現instance == null 爲真，也會執行new MyMap()。這時，不一樣的線程拿到的就不是同一個實例了。調用put後，會將不一樣的數據寫入到不一樣對象對應的map中。因此咱們拿到的實例有多是全部線程共享的實例，也有多是某些線程共享的實例，固然咱們就只能獲取到部分數據，另外的數據就丟失了。或者說數據依然在某個內存中，可是咱們丟失了指向該數據的引用。因此部分任務就這麼丟失了，致使系統處於卡死狀態。

如何來處理這種不安全的單例呢？

使用兩種方式能夠解決：

（1）給getInstance()方法添加關鍵字synchronized,保證當前只有一個線程執行該方法。

public synchronized static MyMap getInstance() {

           if (instance == null) {

               instance = new MyMap();

           }

           return instance ;

 }

（2）

private static MyMap instance = new MyMap();

private MyMap(){}

public static MyMap getInstance() {

           return instance ;

}

第一種方式使用效率較低。第二種方式在類加載時便生成對象。沒有使用類的延遲加載。

另外還有兩種方式能夠實現：內部靜態類和雙重校驗鎖（暫且不討論）。

經過這兩種方式，便可以解決單例模式的線程安全問題。同時，爲了提升效率，將緩存從HashMap改成ConcurrentHashMap.