并发中单例模式的解法

消耗内存最严重的对象建立过程，必须对其进行约束，做为建立型模式的单例模式(Singleton)，始终保持应用程序中某一个实例有且仅有一个，能够很显著的提高程序性能。

如下将探讨singleton的四种实现方式.

单线程下的Singleton的稳定性是极好的，可分为两大类：

1.Eager（饿汉型）： 类加载时当即建立对象。

public class EagerSingleton {
    //1. 类加载时就当即产生实例对象，经过设置静态变量被外界获取
    //2. 并使用private保证封装安全性
    private static EagerSingleton eagerSingleton  = new EagerSingleton();
    
    //3. 经过构造方法的私有化，不容许外部直接建立对象，确保单例的安全性
    private EagerSingleton(){
    }
    public static EagerSingleton getEagerSingleton(){
        return eagerSingleton;
    }

2.Lazy（懒汉型）：类加载时没有当即建立对象，等到第一个用户获取才进行实例化。

public class LazySingleton {
    //1. 类加载时并无建立惟一实例
    private static LazySingleton lazySingleton;
    
    private LazySingleton() {
    }
        
    //二、提供一个获取实例的静态方法
    public static LazySingleton getLazySingleton() {
        if (lazySingleton == null) {
            lazySingleton = new LazySingleton();
        } 
        return lazySingleton;
    }

就性能方面而言，LazySingleton 明显优于 EagerSingleton ，若类的加载须要耗费大量的资源(e.g. 读取大文件信息)，那么LazySingleton 的优点显而易见。但经过阅读代码，很容易发现一个致命问题。多线程间如何保持安全性？

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下面将对多线程并发问题进行解析：

解决该问题的关键在于两方面：1.同步;  2.性能；

1.首先咱们来解决同步问题 : 为何会产生同步异常的问题呢？以一个经典例子做为解释：

有线程A,线程B同时调用getLazySingleton()获取实例，A调用时判断instance为null，正准备进行初始化时，忽然A线程被挂起了，此时对象并未实例化成功，更糟的事随后发生，B线程被运行了，他也判断了instance为null，此时A，B都进入了实例化阶段，这样就产生了两个实例，破坏单例原则。

如何解救呢？
做为一个java的开发者，对synchronized必定不陌生，提到多线程，大部分人想到的都是他（JDK6后，他的性能提高巨大，解决简单并发，很是适用）。

那就让咱们用synchronized来尝试解决吧：

//由synchronized进行同步加锁
public synchronized static LazySingleton getLazySingleton() {
        if (lazySingleton == null) {
            lazySingleton = new LazySingleton();
        } 
        return lazySingleton;
    }

如此同步问题看似解决，可是做为一个开发者，最重要的是性能的保障，使用synchronized有利有弊，因为加锁操做，代码段被加上悲观锁，只有等一个请求完成，下个请求才能进入执行。一般加上synchronized关键字的代码片会比同等量级的代码慢上几倍，这是咱们不肯见到的。那如何避免这一问题呢？在java对synchronized的定义里有这样的建议：越迟使用synchronized，性能越优（细化锁）。

###### 2.所以，咱们须要开始解决性能的问题了。按照synchronized优化： ######

public class DoubleCheckLockSingleton {
    //使用volatile保证每次取值不是从缓存中取，而是从真正对应的内存地址中取.（下文解释）
    private static volatile DoubleCheckLockSingleton doubleCheckLockSingleton;
    
    private DoubleCheckLockSingleton(){
        
    }
    
    public static DoubleCheckLockSingleton getDoubleCheckLockSingleton(){
        //配置双重检查锁（下文解释）
        if(doubleCheckLockSingleton == null){
            synchronized (DoubleCheckLockSingleton.class) {
                if(doubleCheckLockSingleton == null){
                    doubleCheckLockSingleton = new DoubleCheckLockSingleton();
                }
            }
        }
        return doubleCheckLockSingleton;
    }
}

上述源码就是经典的volatile关键字（JDK1.5 后重生）+双重检查锁（DoubleCheck），最大程度的优化了sychronized带来的性能开销。下面将为你们解释volatile与DoubleCheck。

1.volatile

是在JDK1.5后才正式被实现使用的，以前的版本只是定义了该关键字，未有具体实现。若想理解volatile就必须对JVM自身的内存管理有些许了解：

1.1 遵循着摩尔定律，内存的读写速度已远不能知足CPU，所以现代计算机引入了在CPU上添加高速缓存的机制，由缓存预读取内存的值，并暂存于缓存中，经过计算，再更新内存中的相应值。

**1.2** 而JVM模仿PC的这一作法，在内存中划分了本身的**工做内存**，该部份内存做用与高速缓存一致，很显著的提升JVM工做效率，但凡事都有利有弊，这一作法也致使工做内存与其余内存通讯时容易致使传输上的问题。volatile的一个功能就是强制的从内存中读取最新的值，避免缓存与内存不一致的情况。

1.3 volatile的另外一个功能也是和JVM相关，即JVM会经过自身的判断，将源码的执行顺序重排，保证指令流水线连贯性，以达到最优的执行方案。这种作法提升了性能，但对DoubleCheck却会产生意想外的结果，两线程可能互相干扰。而volatile提供了happens-before guarantee（写优先于读），使对象不被干扰，保证安全的稳定性。

2.DoubleCheck

这是现代编程的遗留，假设进入同步块以后，对象已被实例化，此时需再次进行判断。

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固然还有一种官方推荐的单例实现方法：

因为类的构造在定义中已经是原子性的，所以上述的各类问题都不会再产生，是一种很好的单例实现方式，推荐使用。

//使用内部类进行单例构造
public class NestedClassSingleton {
    private NestedClassSingleton(){
        
    }
    private static class SingletonHolder{
        private static final NestedClassSingleton nestedClassSingleton = new NestedClassSingleton();
    }
    public static NestedClassSingleton getNestedClassSingleton(){
        return SingletonHolder.nestedClassSingleton;
    }
}

祝近安
ooooor