无锁的单例

最新推荐文章于 2024-03-31 14:06:51 发布

仰望夜空一万次

最新推荐文章于 2024-03-31 14:06:51 发布

阅读量284

点赞数

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏：设计模式文章标签：设计模式

原文链接：https://www.jianshu.com/p/f3fae8658f13

设计模式专栏收录该内容

2 篇文章

订阅专栏

本文介绍了一种利用CAS（CompareAndSwap）实现线程安全的单例模式的方法，避免了传统锁机制的使用，提高了并行度。通过实例演示了如何在多线程环境下保证单例的唯一性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

如何实现一个线程安全的单例，前提是不能加锁？

利用CAS（Compare And Swap）来实现无锁的单例。

用CAS的好处在于不需要使用传统的锁机制来保证线程安全,CAS是一种基于忙等待的算法,依赖底层硬件的实现,相对于锁它没有线程切换和阻塞的额外消耗,可以支持较大的并行度。

CAS的一个重要缺点在于如果忙等待一直执行不成功(一直在死循环中),会对CPU造成较大的执行开销。另外，如果N个线程同时执行到singleton = new Singleton();的时候，会有大量对象创建，很可能导致内存溢出。

public class Singleton {
    private static final AtomicReference<Singleton> INSTANCE = new AtomicReference<>();

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        for (; ; ) {
            Singleton singleton =  INSTANCE.get();
            if (null != singleton) {
                return singleton;
            }

            singleton = new Singleton();
            if (INSTANCE.compareAndSet(null, singleton)) {
                return singleton;
            }
        }
    }


    //test
    public static void main( String[] args ) throws Exception{
        Singleton singleton= Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2= Singleton.getInstance();
        System.out.printf("singleton == singleton2 ? %s\n",singleton==singleton2);

        Test test=new Test();
        Test test2=new Test();
        ExecutorService executor= Executors.newFixedThreadPool(2);
        executor.execute(test);
        executor.execute(test2);
        Thread.sleep(1000);
        Singleton singleton3=test.getValue();
        Singleton singleton4=test2.getValue();
        System.out.printf("singleton3 == singleton4 ? %s\n",singleton3==singleton4);
        System.out.printf("singleton2 == singleton4 ? %s",singleton2==singleton4);
    }
}

class Test implements Runnable{

    private Singleton singleton;
    @Override
    public void run() {
        singleton=Singleton.getInstance();
    }

    public Singleton getValue(){
        return singleton;
    }

运行结果

singleton == singleton2 ? true
singleton3 == singleton4 ? true
singleton2 == singleton4 ? true

参考

https://www.jianshu.com/p/f3fae8658f13