如何在Java中使用双重检查锁实现单例

一个常见情景，单例类在多线程环境中违反契约。如果你要一个新手写出单例模式，可能会得到下面的代码：

private static Singleton _instance;

public static Singleton getInstance() {

if (_instance == null) {

_instance = new Singleton();

}

return _instance;

}

然后，当你指出这段代码在超过一个线程并行被调用的时候会创建多个实例的问题时，他很可能会把整个getInstance()方法设为同步（synchronized），就像我们展示的第二段示例代码getInstanceTS()方法一样。尽管这样做到了线程安全，并且解决了多实例问题，但并不高效。在任何调用这个方法的时候，你都需要承受同步带来的性能开销，然而同步只在第一次调用的时候才被需要，也就是单例类实例创建的时候。这将促使我们使用双重检查锁模式（double checked locking pattern），一种只在临界区代码加锁的方法。程序员称其为双重检查锁，因为会有两次检查 _instance == null，一次不加锁，另一次在同步块上加锁。这就是使用Java双重检查锁的示例：

public static Singleton getInstanceDC() {

if (_instance == null) { // Single Checked

synchronized (Singletonclass) {

if (_instance == null) { // Double checked

_instance = new Singleton();

}

}

}

return _instance;

}

这个方法表面上看起来很完美，你只需要付出一次同步块的开销，但它依然有问题。除非你声明_instance变量时使用了volatile关键字。没有volatile修饰符，可能出现Java中的另一个线程看到个初始化了一半的_instance的情况，但使用了volatile变量后，就能保证先行发生关系（happens-before relationship）。对于volatile变量_instance，所有的写（write）都将先行发生于读（read），在Java 5之前不是这样，所以在这之前使用双重检查锁有问题。现在，有了先行发生的保障（happens-before guarantee），你可以安全地假设其会工作良好。另外，这不是创建线程安全的单例模式的最好方法，你可以使用枚举实现单例模式，这种方法在实例创建时提供了内置的线程安全。另一种方法是使用静态持有者模式（static holder pattern）。

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A journey to write double checked locking of Singleton class in Java

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class Singleton {

private volatile static Singleton _instance;

private Singleton() {

// preventing Singleton object instantiation from outside

}

/

1st version: creates multiple instance if two thread access

this method simultaneously

/

public static Singleton getInstance() {

if (_instance == null) {

_instance = new Singleton();

}

return _instance;

}

/

2nd version : this definitely thread-safe and only

creates one instance of Singleton on concurrent environment

but unnecessarily expensive due to cost of synchronization

at every call

/

public static synchronized Singleton getInstanceTS() {

if (_instance == null) {

_instance = new Singleton();

}

return _instance;

}

/

3rd version : An implementation of double checked locking of Singleton

Intention is to minimize cost of synchronization and improve performance,

by only locking critical section of code, the code which creates instance of Singleton class

By the way this is still broken, if we don't make _instance volatile, as another thread can

see a half initialized instance of Singleton

/

public static Singleton getInstanceDC() {

if (_instance == null) {

synchronized (Singletonclass) {

if (_instance == null) {

_instance = new Singleton();

}

}

}

return _instance;

}

}

这就是本文的所有内容了。这是个用Java创建线程安全单例模式的有争议的方法，使用枚举实现单例类更简单有效。我并不建议你像这样实现单例模式，因为用Java有许多更好的方式。但是，这个问题有历史意义，也教授了并发是如何引入一些微妙错误的。正如之前所说，这是面试中非常重要的一点。

在去参加任何Java面试之前，要练习手写双重检查锁实现单例类。这将增强你发现Java程序员们所犯编码错误的洞察力。另外，在现在的测试驱动开发中，单例模式由于难以被模拟其行为而被视为反模式（anti pattern），所以如果你是测试驱动开发的开发者，最好避免使用单例模式。转载，仅供参考。

单例模式大致有五种写法，分别为懒汉，恶汉，静态内部类，枚举和双重校验锁。 1、懒汉写法，常用写法 class LazySingleton{ private static LazySingleton singleton; private LazySingleton(){ } public static LazySingleton getInstance(){ i

枚举常量是枚举类型中的值，是一种用户定义的类型，只有用户在程序中定义它后才能被使用。用户通常利用枚举类型定义程序中需要使用的一组相关的符号常量。枚举类型的定义格式为：

enum <枚举类型名> {<枚举表>};

(1) enum color{red, yellow, blue};

(2) enum day{Sun, Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat};

第一条语句定义了一个枚举类型color，用来表示颜色，它包含三个枚举值red，yellow和blue，分别代表红色、**和兰色。

第二条语句定义了一个枚举类型day，用来表示日期，它包含7个枚举值，分别表示星期日、星期一至星期六。

一种枚举类型被定义后，可以象整型等预定义类型一样使用在允许出现数据类型的任何地方。如可以利用它定义变量。

(1) enum color c1, c2,c3;

(2) enum day today, workday;

(3) c1=red;

(4) workday=Wed;

第一条语句开始的保留字enum和类型标识符colou表示上述定义的枚举类型color,其中enum可以省略不写，后面的三个标识符c1，c2和c3表示该类型的三个变量，每一个变量用来表示该枚举表中列出的任一个值。

第二条语句开始的两个成分（成分之间的空格除外）表示上述定义的枚举类型day,同样enum可以省略不写，后面的两个标识符today和workday表示该类型的两个变量，每一个变量用来表示该枚举表中列出的七个值中的任一个值。

第三条语句把枚举值red赋给变量c1，第四条语句把枚举值Wed赋给变量workday。

在一个枚举类型的枚举表中列出的每一个枚举常量都对应着一个整数值，该整数值可以由系统自动确认，也可以由用户指定。若用户在枚举表中一个枚举常量后加上赋值号和一个整型常量，则就表示枚举常量被赋予了这个整型常量的值。如：

enum day{Sun=7, Mon=0, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat};

用户指定了Sun的值为7，Mon的值为0。

若用户没有给一个枚举常量赋初值，则系统给它赋予的值是它前一项枚举常量的值加1，若它本身就是首项，则被自动赋予整数0。如对于上述定义的color类型，red，yellow和blue的值分别为0,1和2；对于刚被修改定义的day类型，各枚举常量的值依次为7,0,1,2,3,4,5,6。

由于各枚举常量的值是一个整数，所以可把它同一般整数一样看待，参与整数的各种运算。又由于它本身是一个符号常量，所以当作为输出数据项时，输出的是它的整数值，而不是它的标识符，这一点同输出其他类型的符号常量是一致的。

本篇主要介绍几种常用的写法，还是以Java语言为例，其中会涉及到Java语言的特性，如果用其他语言来写单例模式，主要还是抓住单例的全局唯一性原则去考虑即可。如果想看往期单例模式的，可以从这些链接进入：

单例模式（一）

单例模式（二）

单例模式（三）

关于单例模式，其实网上也早有流传一种叫法，分别是懒汉模式和饿汉模式，所谓懒汉模式即懒加载，也就是等到用的时候再去创建单例对象，而饿汉模式即立即创建单例对象，下面来介绍几种常用的几种单例写法：包括2种懒汉模式 + 2种饿汉模式：

第一种：饿汉模式

在 Singleton 类初始化的时候就创建了单例对象singleton，这也是饿汉模式的命名的原因；这种模式在单例模式（一）的时候我们也分析过。

第二种：懒汉模式

这种模式就是在用的时候，才创建单例对象，关于两次的校验 if (singleton == null )和 synchronized 主要是起到了多线程安全和优化性能的作用，在单例模式（二）和 单例模式（三）中也仔细分析过。

第三种：懒汉模式 ，运用java内部类的写法

这种写法其实跟语言特性有关，内部类也是java中一种特性写法，不一定每种语言都有，所以当用其他语言来写的时候，要注意语言特性问题。

这种写法，就是在 Singleton 类中加了一个 SingletonHolder 类，这就是内部类，所谓的内部类，就是一个大类中还有一个小类，只有当调用到 getInstance 方法的时候，才会去加载 SingletonHolder 这个类（ Java类加载原理 ，后面会专门有篇章介绍类加载），这样就能满足调用时再创建对象的条件了，另外由于类加载是线程安全的，所以这里也不会有多线程竞争条件存在，也符合了全局唯一性原则。

第四种：饿汉模式 ，运用java 枚举类enum的写法

枚举enum也是java语言的一个特性，跟上面的内部类一样，具体选择语言的时候，还是要根据语言特性去选择。

这种方式也是单例模式的最简写法，也是《Effective Java》作者Josh Bloch推荐的写法，既能保证多线程安全，也能保证单例对象全局唯一性。

其实写到这里似乎意犹未尽，时间不多，今天就先列举单例模式常用的4种写法，下一篇会继续介绍一些遗留的问题，比如：

等等问题，会在下一篇继续讨论，如果有其他没有涵盖到的问题或者疑问，也欢迎读者一起提问讨论。

以上就是关于如何在Java中使用双重检查锁实现单例全部的内容，包括:如何在Java中使用双重检查锁实现单例、Java中单例模式有哪些实现方法、如何获取enum枚举值等相关内容解答，如果想了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！