线程安全的单例模式 (

时间 2019-11-20

原文原文链接

面试的时候，经常会被问到这样一个问题：请您写出一个单例模式（Singleton Pattern）吧。好吧，写就写，这还不容易。顺手写一个： java

public final class EagerSingleton  
{  
    private static EagerSingleton singObj = new EagerSingleton();  
  
    private EagerSingleton(){  
    }  
  
    public static EagerSingleton getSingleInstance(){  
       return singObj；
    }  
}

这种写法就是所谓的饥饿模式，每一个对象在没有使用以前就已经初始化了。这就可能带来潜在的性能问题：若是这个对象很大呢？没有使用这个对象以前，就把它加载到了内存中去是一种巨大的浪费。针对这种状况，咱们能够对以上的代码进行改进，使用一种新的设计思想——延迟加载（Lazy-load Singleton）。面试

public final class LazySingleton  
{  
    private static LazySingleton singObj = null;  
  
    private LazySingleton(){  
    }  
  
    public static LazySingleton getSingleInstance(){  
        if(null == singObj ) singObj = new LazySingleton();
          return singObj；
    }  
}

这种写法就是所谓的懒汉模式。它使用了延迟加载来保证对象在没有使用以前，是不会进行初始化的。可是，一般这个时候面试官又会提问新的问题来刁难一下。他会问：这种写法线程安全吗？回答必然是：不安全。这是由于在多个线程可能同时运行到第九行，判断singObj为null，因而同时进行了初始化。因此，这是面临的问题是如何使得这个代码线程安全？很简单，在那个方法前面加一个Synchronized就OK了。安全

public final class ThreadSafeSingleton  
{  
    private static ThreadSafeSingleton singObj = null;  
  
    private ThreadSafeSingleton(){  
    }  
  
    public static Synchronized ThreadSafeSingleton getSingleInstance(){  
        if(null == singObj ) singObj = new ThreadSafeSingleton();
            return singObj；
    }  
}

写到这里，面试官可能仍然会狡猾的看了你一眼，继续刁难到：这个写法有没有什么性能问题呢？答案确定是有的！同步的代价必然会必定程度的使程序的并发度下降。那么有没有什么方法，一方面是线程安全的，有能够有很高的并发度呢？咱们观察到，线程不安全的缘由实际上是在初始化对象的时候，因此，能够想办法把同步的粒度下降，只在初始化对象的时候进行同步。这里有必要提出一种新的设计思想——双重检查锁（Double-Checked Lock）。并发

public final class DoubleCheckedSingleton  
{  
    private static DoubleCheckedSingletonsingObj = null;  
  
    private DoubleCheckedSingleton(){  
    }  
  
    public static DoubleCheckedSingleton getSingleInstance(){  
        if(null == singObj ) {
              Synchronized(DoubleCheckedSingleton.class){
                     if(null == singObj)
                           singObj = new DoubleCheckedSingleton();
              }
         }
       return singObj；
    }  
}

这种写法使得只有在加载新的对象进行同步，在加载完了以后，其余线程在第九行就能够判断跳过锁的的代价直接到第15行代码了。作到很好的并发度。

至此，上面的写法一方面实现了Lazy-Load，另外一个方面也作到了并发度很好的线程安全，一切看上很完美。这是，面试官可能会对你的回答满意的点点头。可是，你此时提出说，其实这种写法仍是有问题的！！问题在哪里？假设线程A执行到了第9行，它判断对象为空，因而线程A执行到第12行去初始化这个对象，但初始化是须要耗费时间的，可是这个对象的地址其实已经存在了。此时线程B也执行到了第九行，它判断不为空，因而直接跳到15行获得了这个对象。可是，这个对象还 没有被完整的初始化！获得一个没有初始化彻底的对象有什么用！！关于这个Double-Checked Lock的讨论有不少，目前公认这是一个Anti-Pattern，不推荐使用！因此当你的面试官听到你的这番答复，他会不会被Hold住呢？

那么有没有什么更好的写法呢？有！这里又要提出一种新的模式——Initialization on Demand Holder. 这种方法使用内部类来作到延迟加载对象，在初始化这个内部类的时候，JLS(Java Language Sepcification)会保证这个类的线程安全。这种写法最大的美在于，彻底使用了Java虚拟机的机制进行同步保证，没有一个同步的关键字。性能

public class Singleton    
{    
    private static class SingletonHolder    
    {    
        public final static Singleton instance = new Singleton();    
    }    
   
    public static Singleton getInstance()    
    {    
        return SingletonHolder.instance;    
    }    
}

至此，本文完。提供一些连接For your reference:

Double-Checked Lock: http://en.wikipedia.org/wiki/Double-checked_locking

Initialzation on Demand Holder: http://en.wikipedia.org/wiki/Initialization_on_demand_holder_idiom