Java中线程安全的单例模式

简介:

写出一个单例模式(Singleton Pattern)

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)。

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之前,是不会进行初始化的。这种写法线程安全吗?不安全。这是因为在多个线程可能同时运行到if(null == singObj),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。

public final class ThreadSafeSingleton 

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

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)。

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。


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。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!

 

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

有一篇博文更加详细:http://www.infoq.com/cn/articles/double-checked-locking-with-delay-initialization

原帖地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_75247c770100yxpb.html


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