java设计模式之单例模式写法，懒汉，饿汉，双检锁

来源：互联网发布：深圳淘宝运营助理招聘编辑：程序博客网时间：2024/05/30 05:21

关键字: singleton 单例写法双锁线程安全

饿汉式单例类

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

饿汉式提前实例化，没有懒汉式中多线程问题，但不管我们是不是调用getInstance()都会存在一个实例在内存中

内部类式单例类

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

内部类式中，实现了延迟加载，只有我们调用了getInstance(),才会创建唯一的实例到内存中.并且也解决了懒汉式中多线程的问题.解决的方式是利用了Classloader的特性.

懒汉式单例类

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

在懒汉式中，有线程A和B，当线程A运行到第8行时，跳到线程B，当B也运行到8行时，两个线程的instance都为空，这样就会生成两个实例。解决的办法是同步：

可以同步但是效率不高：

双检锁写法：

public class Singleton{
  private static Singleton instance;    //声明静态的单例对象的变量
  private Singleton(){}    //私有构造方法

  public static Singleton getSingle(){    //外部通过此方法可以获取对象
    if(instance== null){
        synchronized (Singleton.class) {   //保证了同一时间只能只能有一个对象访问此同步块
            if(instance== null){
                instance= new Singleton();
        }
      }
    }
    return instance;   //返回创建好的对象
  }
}

为什么要在 if 语句中使用两次判断instance== null ，这里涉及到一个名词 Double-Check Locking ，也就是双重检查锁定，为何要使用双重检查锁定呢？

考虑这样一种情况，就是有两个线程同时到达，即同时调用 GetInstance（），此时由于instance== null ，所以很明显，两个线程都可以通过第一重的instance== null ，进入第一重 if 语句后，由于存在锁机制，所以会有一个线程进入 lock 语句并进入第二重instance== null ，而另外的一个线程则会在 lock 语句的外面等待。而当第一个线程执行完 new Singleton（）语句后，便会退出锁定区域，此时，第二个线程便可以进入 lock 语句块，此时，如果没有第二重instance== null 的话，那么第二个线程还是可以调用 new Singleton（）语句，这样第二个线程也会创建一个 Singleton 实例，这样也还是违背了单例模式的初衷的，所以这里必须要使用双重检查锁定。

细心的朋友一定会发现，如果我去掉第一重instance== null ，程序还是可以在多线程下完好的运行的，考虑在没有第一重instance== null 的情况下，当有两个线程同时到达，此时，由于 lock 机制的存在，第一个线程会进入 lock 语句块，并且可以顺利执行 new Singleton（），当第一个线程退出 lock 语句块时，instance这个静态变量已不为 null 了，所以当第二个线程进入 lock 时，还是会被第二重instance== null 挡在外面，而无法执行 new Singleton（），所以在没有第一重instance== null 的情况下，也是可以实现单例模式的？那么为什么需要第一重instance== null 呢？这里就涉及一个性能问题了，因为对于单例模式的话，new Singleton（）只需要执行一次就 OK 了，而如果没有第一重instance== null 的话，每一次有线程进入 GetInstance（）时，均会执行锁定操作来实现线程同步，这是非常耗费性能的，而如果我加上第一重instance== null 的话，那么就只有在第一次，也就是instance ==null 成立时的情况下执行一次锁定以实现线程同步，而以后的话，便只要直接返回 Singleton 实例就 OK 了而根本无需再进入 lock 语句块了，这样就可以解决由线程同步带来的性能问题了。

思路很简单，就是我们只需要同步（synchronize）初始化instance的那部分代码从而使代码既正确又很有效率。
这就是所谓的“双检锁”机制（顾名思义）。
很可惜，这样的写法在很多平台和优化编译器上是错误的。

原因在于：instance = new Singleton()这行代码在不同编译器上的行为是无法预知的。一个优化编译器可以合法地如下实现instance = new Singleton():

1. instance = 给新的实体分配内存

2. 调用Singleton的构造函数来初始化instance的成员变量

现在想象一下有线程A和B在调用getInstance，线程A先进入，在执行到步骤1的时候被踢出了cpu。然后线程B进入，B看到的是instance 已经不是null了（内存已经分配），于是它开始放心地使用instance，但这个是错误的，因为在这一时刻，instance的成员变量还都是缺省值，A还没有来得及执行步骤2来完成instance的初始化。

当然编译器也可以这样实现：

1. temp = 分配内存

2. 调用temp的构造函数

3. instance = temp

如果编译器的行为是这样的话我们似乎就没有问题了，但事实却不是那么简单，因为我们无法知道某个编译器具体是怎么做的，因为在Java的memory model里对这个问题没有定义。

双检锁对于基础类型（比如int）适用。很显然吧，因为基础类型没有调用构造函数这一步

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