@Tyhj 2017-05-20T16:31:39.000000Z 字数 2331 阅读 1254

Java单例模式学习

Java

原文：https://www.zybuluo.com/Tyhj/note/760586
单例模式是java中经常用到的，就是一个类只创建一个实例。
根据这个定义很快写出第一种：

//第一种单例
public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}
    public static Singleton getInstance() {
     if (instance == null) {
         instance = new Singleton();
     }
     return instance;
    }
}

但是当多个线程调用getInstance()的时候就会创建多个实例，那么这就不是单例了，那我们可以简单的加上synchronized,将整个 getInstance()方法设为同步来处理：

//第二种单例
public synchronized static Singleton getInstance() {
     if (instance == null) {
         instance = new Singleton();
     }
     return instance;
}

这样其实就可以了，但是这样我们的线程就不能同时调用instance这个对象了，这样程序就不高效。我们可以只将初始化这一步同步，但是如果两个线程同时中执行getInstance()，这时候（由于同步）一个线程先执行，创建一个实例，另一个线程接着再去执行的话也创建了一个实例，所以在同步块内再加一次判断就好了：

public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

现在其实还有一个很难发现的问题，主要在于instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作("原子操作是不需要synchronized"，这是Java多线程编程的老生常谈了。所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另一个线程）。)，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情：

给 instance 分配内存

调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量

将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）

但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。

我们只需要将 instance 变量声明成 volatile(使用 volatile 的主要原因是它的一个特性：禁止指令重排序优化。) 就可以了:

//双重检验锁模式
public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance; //声明成 volatile
    private Singleton (){}
    public static Singleton getSingleton() {
        if (instance == null) {                         
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {       
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

但是特别注意在 Java 5 以前的版本使用了 volatile 的双检锁还是有问题的。其原因是 Java 5 以前的 JMM （Java 内存模型）是存在缺陷的，即时将变量声明成 volatile 也不能完全避免重排序，主要是 volatile 变量前后的代码仍然存在重排序问题。这个 volatile 屏蔽重排序的问题在 Java 5 中才得以修复，所以在这之后才可以放心使用 volatile。

相信你不会喜欢这种复杂又隐含问题的方式，当然我们有更好的实现线程安全的单例模式的办法。

//静态内部类
public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.INSTANCE; 
    }  
}

这种写法仍然使用JVM本身机制保证了线程安全问题；由于 SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 之外没有办法访问它；同时读取实例的时候不会进行同步，没有性能缺陷；也不依赖 JDK 版本。

//枚举 Enum
public enum EasySingleton{
    INSTANCE;
}

我们可以通过EasySingleton.INSTANCE来访问实例，这比调用getInstance()方法简单多了。创建枚举默认就是线程安全的，所以不需要担心double checked locking，而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象。但是还是很少看到有人这样写，我也不会。

参考：http://wuchong.me/blog/2014/08/28/how-to-correctly-write-singleton-pattern/

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