java并发编程-线程安全的单例

什么是单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

单例的几种能够保证线程安全的实现方式

1、饿汉式

实际中最常用的方式，利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，缺点是instance 在类装载时就实例化浪费内存

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

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

2、懒汉式 双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）

public class Singleton {
    private volatile static Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

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

这种使用双重检查，并在第一次和第二次之间加锁，安全且在多线程情况下能保持高性能。并且使用volatile修饰singleton防止重排序导致的可能提前return。
那么为什么是两次检查，去掉一个行不行呢？

• 第一次检查的作用是提高性能，在singleton已经初始化以后就直接返回，如果去掉会导致性能下降。
• 第二次检查的作用是防止第一个线程释放锁以后，其他阻塞的线程拿到锁以后如果没有检查的话就会直接new出来新的对象。

所以两次检查是都不能去掉的。

3、静态内部类

这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟第 1 种方式不同的是：第 1 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。

public class Singleton {
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

4、枚举类

这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void businessMethod() {
    }
}

总结

一般情况下，建议使用第 1 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 3 种静态内部类方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 4 种枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 2 种双检锁方式。