浅议单例模式之线程安全.doc

1、 浅议单例模式之线程安全作者： 远航的兵 时间：2013-01-30摘要 单例模式是一种常见的设计模式，在 Java 应用中，单例对象能保证在一个 JVM 中，该对象只有一个实例存在。正是由于这个特点，单例对象通常作为程序中的存放配置信息的载体，因为它能保证其他对象读到一致的信息。这种方式只需访问该单例对象即可达到统一但是在多线程环境下，但是随着应用场景的不同，也可能带来一些同步问题。 本文将探讨一下在多线程环境下，使用单例对象时可能会带来的同步问题，并给出可选的解决办法。关键字 Java 设计模式 单例 线程 同步 双重检查锁 概念单例模式分类：懒汉式单例、饿汉式单例两种。单例模式特点：1、

2、单例类只能有一个实例,且声明私有构造方法2、单例类必须自己创建自己的唯一实例3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例问题描述面试的时候，大家也许会被问到这样一个问题：请您写出一个单例模式（Singleton Pattern） ，当然都感觉比较简单，代码如下：/* 演示单例模式之饥饿模式* author Administrator*/public class EagerSingletonprivate static EagerSingleton instance=new EagerSingleton();private Eag

3、erSingleton()public static EagerSingleton getSingleInstance()return instance;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） 。 /* 演示单例模式之懒汉模式* author Administrator*/public class LazySingleton private st

4、atic LazySingleton instance; private LazySingleton()public static LazySingleton getSingleInstance()if (instance = null) instance = new LazySingleton();return instance;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。测试结果：这是因为在多个线程可能同时运行到判断 instance 为 nul

5、l，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。 /* 演示单例模式之线程安全* author Administrator*/public class ThreadSafeSingletonprivate static ThreadSafeSingleton instance; private ThreadSafeSingleton()public static synchronized ThreadSafeSingleton getSingleInstance()if (instance = nul

6、l) instance = new ThreadSafeSingleton();return instance;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。解决方案这里有必要提出一种新的设计思想双重检查锁（Double-Checked Lock） 。 /* 演示单例模式之双重锁定* author Administ

7、rator*/public class DoubleCheckedSingleton private static DoubleCheckedSingleton instance; private DoubleCheckedSingleton()public static synchronized DoubleCheckedSingleton getSingleInstance()/性能改进双重锁定： Double-Check Lockingif(instance=null) / 1. 先判断synchronized (DoubleCheckedSingleton.class) / 2. 再同

8、步if (instance = null) /3. 再判断instance = new DoubleCheckedSingleton(); /4. 实例化return instance;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，其他线程就可以判断当前实例对象是否为空，如非空，并跳过锁的的代价直接返回当前单例对象了。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，当你此时提出说，其实这种写法还是有问题的！面试官也许会对你刮目相看！问题在哪里？假设线程 A 执行

9、到调用上述 getSingleInstance()方法，它判断对象为空，于是线程 A 执行下面初始化这个对象，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。此时如果线程 B 也执行调用上述 getSingleInstance()方法，它判断不为空，于是直接跳到最后，返回得到了这个对象。但是，这个对象还没有被完整的初始化！得到一个没有彻底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(即：反面模式) ，不推荐使用！所以当这个面试官听到你的这番答复，他会不会被 Hold 不住呢？那么有没有什么更好的

10、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。这种写法最大的巧妙在于，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。/* 演示单例模式之完美实现* author Administrator*/public class Singleton private Singleton()private static class SingletonHolder public f

11、inal static Singleton instance = new Singleton(); public static Singleton getInstance() return SingletonHolder.instance; 测试结果：单个线程多线程至此，单例模式以及线程安全，我们做了一个系统的比较，希望对你有所帮助！参考链接Double-Checked Lock ： http:/en.wikipedia.org/wiki/Double-checked_lockingInitialzation on Demand Holder ：http:/en.wikipedia.org/wiki/Initialization_on_demand_holder_idiom作者联系方式：Email：