再說單例模式的線程安全問題

今天和同事聊起了單例模式的線程安全，我說如果不做任何措施，單例模式在多線程下是不安全的，得到的“單例”實際上並不是單例。但是為什么不是單例呢？由此我上網查了一下，在使用單例模式時，一定要注意線程安全問題，之前的寫法沒有任何問題。如下：

package day_5_singleton;

/**
 * 單例
 * 
 * @author turbo
 *
 *         2016年9月8日
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    public static synchronized Singleton GetInstance() {

        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        
        return instance;
    }
}

問題就在於，synchronized對整個方法加鎖，形成同步機制，這樣雖然解決了單例模式的線程安全問題，但是卻產生另外一個問題性能問題，對方法加鎖這個顆粒度有點大，我們稍微改進一下。如下：

package day_5_singleton;

/**
 * 單例
 * 
 * @author turbo
 *
 *         2016年9月12日
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton GetInstance() {

        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        
        return instance;
    }
}

利用雙重鎖的方式這樣顆粒度變小了，但還是利用同步的方式來解決資源共享問題。其實這上面兩種寫法稱之為“懶加載”，即在用到的時候再來實例化。

我們再次修改代碼，如下。

package day_5_singleton;

/**
 * 單例
 * 
 * @author turbo
 *
 *         2016年9月12日
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton GetInstance() {
        return instance;
    }
}

我們不利用線程同步的方式，而是在類被加載的時候就生成一個實例對象。這稱之為“勤加載”，這個帶來的問題就是，不管這個單例有沒有用到都會一直存在。

兩者都有其優缺點，但相對於利用線程同步的方式來解決線程安全問題，“勤加載”會是一個較為明智的選擇。

2016.9.16補充：之所以懶加載不采取任何措施造成的線程不安全問題，是因為在程序中出現了“競態條件（Race Condition）”，由於不恰當的執行時序而出現不正確的結果。最常見的競態條件類型就是“先檢查后執行（Check-Then-Act）”操作，即通過一個可能失效的觀測結果來決定下一步的動作。——《Java 並發編程實戰》