线程安全的单例模式

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面试的时候，常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：

 1 //饥饿模式
 2 public final class EagerSingleton  
 3 {  
 4     private static EagerSingleton singObj = new EagerSingleton();  
 5   
 6     private EagerSingleton(){  
 7     }  
 8   
 9     public static EagerSingleton getSingleInstance(){  
10        return singObj；
11     }  
12 }  

     这种写法就是所谓的饥饿模式，每个对象在没有使用之前就已经初始化了。这就可能带来潜在的性能问题：如果这个对象很大呢？没有使用这个对象之前，就把它加载到了内存中去是一种巨大的浪费。

 

　 针对这种情况，我们可以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）。

 1 //懒汉模式
 2 public final class LazySingleton  
 3 {  
 4     private static LazySingleton singObj = null;  
 5   
 6     private LazySingleton(){  
 7     }  
 8   
 9     public static LazySingleton getSingleInstance(){  
10         if(null == singObj ) singObj = new LazySingleton();
11           return singObj；
12     }  
13 }  

     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之前，是不会进行初始化的。

 

　 但是，通常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。这是因为在多个线程可能同时运行到第九行，判断singObj为null，于是同时进行了初始化。所以，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。

 1 //懒汉模式加Synchronized 
 2 public final class ThreadSafeSingleton  
 3 {  
 4     private static ThreadSafeSingleton singObj = null;  
 5   
 6     private ThreadSafeSingleton(){  
 7     }  
 8   
 9     public static Synchronized ThreadSafeSingleton getSingleInstance(){  
10         if(null == singObj ) singObj = new ThreadSafeSingleton();
11             return singObj；
12     }  
13 }  

   

 

　　 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？答案肯定是有的！同步的代价必然会一定程度的使程序的并发度降低。那么有没有什么方法，一方面是线程安全的，有可以有很高的并发度呢？我们观察到，线程不安全的原因其实是在初始化对象的时候，所以，可以想办法把同步的粒度降低，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）。

 1 //双重检查锁
 2 public final class DoubleCheckedSingleton  
 3 {  
 4     private static DoubleCheckedSingletonsingObj = null;  
 5   
 6     private DoubleCheckedSingleton(){  
 7     }  
 8   
 9     public static DoubleCheckedSingleton getSingleInstance(){  
10         if(null == singObj ) {
11               Synchronized(DoubleCheckedSingleton.class){
12                      if(null == singObj)
13                            singObj = new DoubleCheckedSingleton();
14               }
15          }
16        return singObj；
17     }  
18 }  

      这种写法使得只有在加载新的对象进行同步，在加载完了之后，其他线程在第九行就可以判断跳过锁的的代价直接到第15行代码了。做到很好的并发度。

 

 

     至此，上面的写法一方面实现了Lazy-Load，另一个方面也做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。但是，你此时提出说，其实这种写法还是有问题的！！问题在哪里？假设线程A执行到了第9行，它判断对象为空，于是线程A执行到第12行去初始化这个对象，但初始化是需要耗费时间的，但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，于是直接跳到15行得到了这个对象。但是，这个对象还没有被完整的初始化！得到一个没有初始化完全的对象有什么用！！关于这个Double-Checked Lock的讨论有很多，目前公认这是一个Anti-Pattern，不推荐使用！所以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做到延迟加载对象，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，完全使用了Java虚拟机的机制进行同步保证，没有一个同步的关键字。

 1 //Initialization on Demand Holder
 2 public class Singleton    
 3 {    
 4     private static class SingletonHolder    
 5     {    
 6         public final static Singleton instance = new Singleton();    
 7     }    
 8    
 9     public static Singleton getInstance()    
10     {    
11         return SingletonHolder.instance;    
12     }    
13 }