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摘要：懒汉单例模式怎么变得线程安全？Master-Worker归并模式，工作窃取算法。Java线程相关源码使用了什么设计模式？

资料引用：《Java高并发核心编程·卷2》

目录

线程安全的单例模式

Master-Worker模式

工作窃取算法

并发总结

线程篇归纳

Thread

JUC

异步

代码质量

模式总结

---

线程安全的单例模式

懒汉模式，即调用才创建的单例模式在高并发情况下，会有多个单例的情况。

解决方案-双重校验+volatile：

检查是否已经创建——>加锁创建过程——>创建前判断是否已经创建

第二次检查主要是防止其他线程已经通过第一次检查等待获取锁。

volatile关键字禁止实例创建过程中的指令重排。

/*** 双重检查锁，解决多线程可能出现的多实例问题*/
public class SingleTon2 {private static volatile SingleTon2 singleton;private SingleTon2() {}public static SingleTon2 getInstance() {if (singleton == null) {synchronized (SingleTon2.class) {if (singleton == null) {singleton = new SingleTon2();}}}return singleton;}//类中其他方法，尽量是staticpublic static void doSomething() {System.out.println("doSomething");}
}

Master-Worker模式

一种归并类型的模式。

任务的调度和执行分离，调度角色为Master，执行任务的角色为Worker，Master负责接收、分配任务和合并（Merge）结果，Woker执行任务。

Master-Worker 这种模式适合小规模任务分发。

大规模调度需另外设计如：事件驱动+MapReduce，去中心化、实时性、规模化处理更接近现代分布式架构。其设计目标是高效处理海量并发请求，保证准确性和一致性，而非简单依赖单一Master协调。

工作窃取算法

工作窃取算法的核心思想是：工作线程自己的活干完了之后，会去看看别人有没有没干完的活，如果有就拿过来帮忙干。工作窃取算法的主要逻辑：每个线程拥有一个双端队列（本地队列），用于存放需要执行的任务，当自己的队列没有任务时，可以从其他线程的任务队列中获得一个任务继续执行。

并发总结

对于并发、分布式来说，线程\节点之间的同步是有明显开销的，应该用尽可能少的同步做到相同的效果。

原则：

• 无锁优先：用CAS（如AtomicInteger）或无共享数据替代锁。

• 局部化：线程/节点尽量独立计算，减少交互。

• 异步化：用事件驱动或消息队列（如Kafka）解耦同步依赖。

• 最终一致性：分布式场景下，牺牲强一致性换取性能（如BASE模型）。

线程篇归纳

Thread

Java从线程的设计开始，除了设计有线程通用结构——线程ID、名称、状态、优先级，也为线程安全与线程状态流转做了设计。

且使用数字+枚举类转换的方式，减少了线程实例对象本身的运行开销。

对于线程状态的操纵，提供了不同的方法进行，对于阻塞状态，加重入锁。

对于线城池，Java将工作线程封装成Worker对象，并使用HashSet来存储工作线程，BlockingQueue来作为工作任务队列，且很好地使用了队列的阻塞方法来实现核心线程的不被清除。

JUC

JUC为了保证线程的原子性、可见性、有序性，大量使用CAS操作与volatile关键字。

能使用CAS的场景都使用了CAS，无锁优先，又针对CAS的问题，先后迭代有“热点分离”、“队列削峰”的设计来减少CAS自旋带来的性能损失。

对于CAS+volatile+版本号保证原子性、可见性、解决ABA问题，Java也设计有对应原子类如AtomicStampedReference等，使用的版本号为别的int类型与boolean类型。

异步

JUC异步模式有Master-Worker的归并模式，ForkJoin的异步使用“工作窃取算法”来提速分治后的任务处理速度。

代码质量

在线程相关的Java代码中，可以看到Java源码设计的非常严谨优雅，以线程池为例，基本设置为volatile保证可见性，对于没有设置volatile的属性，其仅在锁范围内使用。

又以CAS自旋为例，基本使用for(;;)的形式进行自旋。

体现了Java本身继承、封装、多态特性。以线程创建方式为例，体现有适配器与策略模式、模板方法等

高内聚、低耦合，且兼顾灵活与性能。

模式总结

Thread：

适配器（适配Runnable）

模板方法（run()定制）

JUC：

单例、工厂（线程池创建）

策略（拒绝策略）

装饰器（FutureTask）

观察者（CompletableFuture）

代理（ExecutorService）

状态（线程池状态）

建造者（复杂配置）

工作窃取（ForkJoinPool）

读写锁（ReentrantReadWriteLock）