线程安全的单例模式

单例模式意图: 保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

1. 惰性初始化的单例模式

public class Singleton {

    private static Singleton instance;

    private Singleton() {

    }

    public Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton(); // 不安全的发布
        }
        return instance;
    }
}

在没有充分同步的情况下就发布一个对象，会导致另外的线程看到一个部分创建对象。

2. 如何安全发布对象？

2.1 线程安全的惰性初始化

public class Singleton {

    private static Singleton sInstance;

    private Singleton() {

    }

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (sInstance == null) {
            sInstance = new Singleton();
        }
        return sInstance;
    }
}

虽然解决了线程安全问题，但是每个线程调用getInstance()都要加锁。

2.2 主动初始化

public class Singleton {

    private static Singleton sInstance = new Singleton();

    private Singleton() {

    }

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

如果对象的初始化很昂贵，那么将它们的初始化延迟到真正需要它们的时刻是很有意义的。

2.3 惰性初始化容器（Lazy Initialization Holder），静态内部类单例模式

public class Singleton {

    private Singleton() {

    }

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

    private static class SingletonHolder {
        private static Singleton sInstance = new Singleton();
    }
}

JVM将SingletonHolder类的初始化延迟到真正使用它的时刻。线程第一次调用Singleton.getInstance()，引起SingletonHolder的加载和初始化。

2.4 双检查锁（Double-Checked Locking）

public class Singleton {

    private static volatile Singleton sInstance = null;

    private Singleton() {

    }

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

注意要将sInstance声明为volatile，这样可以避免指令重排序。

根据《Java并发编程实践》一书所述，催生DCL这个技巧的原因是缓慢的无竞争同步和缓慢的JVM启动，然而这些原因随着JVM的发展已经不复存在，这使得DCL的优化效果越来越不明显。
惰性初始化容器的模式提供了同样的好处，而且更易理解。

参考资料

1. Java并发编程实践