本文从单例模式的一般实现方式开始说起,逐步深入到双重加锁实现。
1. 首先介绍一下最简单的单例模式——饿汉模式,这种方式在单例类被加载的时候实例化。代码实现如下:
1 public class Singleton {
2 private static Singleton instance;
3
4 static {
5 instance = new Singleton();
6 }
7
8 private Singleton() {
9 }
10
11 public static Singleton getInstance() {
12 return instance;
13 }
14 }
饿汉模式的缺点在于,如果单例对象的创建过程比较耗时,那么应用程序的启动将会比较慢。
2. 为了克服饿汉模式的缺点,将单例对象的创建过程延后到第一次使用单例对象时,这种实现方式被称为懒汉模式。代码实现如下:
1 public class Singleton {
2 private static Singleton instance;
3
4 private Singleton() {
5 }
6
7 public static Singleton getInstance() {
8 if (instance == null) {
9 instance = new Singleton();
10 }
11
12 return instance;
13 }
14 }
线程不安全的。假设在单例类被实例化之前,有两个线程同时在获取单例对象,线程1在执行完第8行 if (instance == null) 后,线程调度机制将 CPU 资源分配给线程2,此时线程2在执行第8行 if (instance == null) 时也发现单例类还没有被实例化,这样就会导致单例类被实例化两次。为了防止这种情况发生,需要对 getInstance() 方法同步。下面看改进后的懒汉模式:
1 public class Singleton {
2 private static Singleton instance;
3
4 private Singleton() {
5 }
6
7 // 线程安全的懒汉模式
8 public synchronized static Singleton getInstance() {
9 if (instance == null) {
10 instance = new Singleton();
11 }
12
13 return instance;
14 }
15 }
3. 双重加锁(double check)
第2种实现方式中,每次获取单例对象时都会加锁,这样就会带来性能损失。双重加锁实现本质也是一种懒汉模式,相比第2种实现方式将会有较大的性能提升。代码实现如下:
1 public class Singleton {
2 private volatile static Singleton instance;
3
4 private Singleton() {
5 }
6
7 public static Singleton getInstance() {
8 if (instance == null) {
9 synchronized (Singleton.class) {
10 if (instance == null) {
11 instance = new Singleton();
12 }
13 }
14 }
15
16 return instance;
17 }
18 }
volatile
补充:第9行可以锁住任何一个对象,要进入临界区必须获得这个对象的锁。由于并不知道其它对象的锁的用途,所以这里最好的方式是对 Singleton.class 进行加锁。