如何实现一个线程安全的单例，在不能加锁的前提下？

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/yhc813/article/details/103083878

单例模式，属于创建类型的一种常用的软件设计模式。通过单例模式的方法创建的类在当前进程中只有一个实例（根据需要，也有可能一个线程中属于单例，如：仅线程上下文内使用同一个实例）。

单例相信大家都不陌生，它是java中很重要的一个设计模式。稍微了解一点单例的朋友也都知道实现单例是要考虑并发问题的，一般情况下，我们都会使用synchronized来保证线程安全。

那如果在不使用synchronized和lock的前提下，如何实现一个线程安全的单例呢？

该怎么实现？？？？？下面带大家看几种方法。

方式一： 使用饿汉模式实现单例。

public class Singleton { 

    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton (){}

    public static Singleton getInstance() {

      return instance;

    }

}

方式二： 调整后的饿汉模式。

public class Singleton {

    private Singleton instance = null;

    static {

		instance = new Singleton();

    }

    private Singleton (){}

    public static Singleton getInstance() {

        return this.instance;

    }

}

上面两种方式都是采用了static关键字来定义静态成员变量或静态代码，借助Class的类加载机制实现线程安全单例。

除了上面两种方式，还有没有其他方式实现？

思考中。。。我们还可以通过静态内部类来实现，具体如下：

方式三：

public class Singleton {

    private static class SingletonHolder {

   		private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

	}

	private Singleton (){}

	public static final Singleton getInstance() {

		return SingletonHolder.INSTANCE;

	}

}

这种方式相比前面两种有所优化，就是使用了lazy-loading。Singleton类被装载了，但是instance并没有立即初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。

与此同时，我们还可以使用枚举的方式实现，因为枚举是天然线程安全的单例模式，代码如下：

方式四：

public enum Singleton {

	INSTANCE;

    public Singleton getInstance() {
		return INSTANCE;
	}

}

以上几种方式，实现原理都是借助了类加载的时候初始化单例。也就是ClassLoader的线程安全机制。所谓ClassLoader的线程安全机制，就是ClassLoader的loadClass方法在加载类的时候使用了synchronized关键字。除非被重写，这个方法默认在整个装载过程中都是同步的，也就保证了线程安全。因此，表面上看起来没有使用synchronized，但其底层实现原理还是使用的synchronized。

（其实还可以使用java并发包中的Lock实现，其本质也是使用锁）

至此，我们思考一下，如果不利用底层的synchronized有没有办法实现线程安全的单例呢？

有的，那就是使用CAS。

CAS是项乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。实现单例的方式如下：

方式五：

public class Singleton {

    private static final AtomicReference 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;

            }

        }

    }

}