單例，大家肯定都不陌生，這是Java中很重要的一個設計模式。稍微了解一點單例的朋友也都知道實現單例是要考慮並發問題的，一般情況下，我們都會使用synchronized來保證線程安全。
那么，如果有這樣一道面試題：不使用synchronized和lock，如何實現一個線程安全的單例？你該如何回答？
C類應聘者：可以使用餓漢模式實現單例。如：
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
還有部分程序員可以想到餓漢的變種：
public class Singleton {
private Singleton instance = null;
static {
instance = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return this.instance;
}
}
使用static來定義靜態成員變量或靜態代碼，借助Class的類加載機制實現線程安全單例。
面試官：除了這種以外，還有其他方式嗎？
B類應聘者：
除了以上兩種方式，還有一種辦法，就是通過靜態內部類來實現，代碼如下：
public class Singleton {
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
這種方式相比前面兩種有所優化，就是使用了lazy-loading。Singleton類被裝載了，但是instance並沒有立即初始化。因為SingletonHolder類沒有被主動使用，只有顯示通過調用getInstance方法時，才會顯示裝載SingletonHolder類，從而實例化instance。
面試官：除了這種以外，還有其他方式嗎？
A類應聘者：
除了以上方式，還可以使用枚舉的方式，如：
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void whateverMethod() {
}
}
這種方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創建新的對象，可謂是很堅強的壁壘。
面試官：以上幾種答案，其實現原理都是利用借助了類加載的時候初始化單例。即借助了ClassLoader的線程安全機制。
所謂ClassLoader的線程安全機制，就是ClassLoader的loadClass方法在加載類的時候使用了synchronized關鍵字。也正是因為這樣， 除非被重寫，這個方法默認在整個裝載過程中都是同步的，也就是保證了線程安全。
所以，以上各種方法，雖然並沒有顯示的使用synchronized，但是還是其底層實現原理還是用到了synchronized。
面試官：除了這種以外，還有其他方式嗎？
A類應聘者：
還可以使用Java並發包中的Lock實現
面試官：本質上還是在使用鎖，不使用鎖的話，有辦法實現線程安全的單例嗎？
A+類面試者：
有的，那就是使用CAS。
CAS是項樂觀鎖技術，當多個線程嘗試使用CAS同時更新同一個變量時，只有其中一個線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程並不會被掛起，而是被告知這次競爭中失敗，並可以再次嘗試。實現單例的方式如下：
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;
}
}
}
}
面試官：這種方式實現的單例有啥優缺點嗎？
A++類面試者：
用CAS的好處在於不需要使用傳統的鎖機制來保證線程安全,CAS是一種基於忙等待的算法,依賴底層硬件的實現,相對於鎖它沒有線程切換和阻塞的額外消耗,可以支持較大的並行度。
CAS的一個重要缺點在於如果忙等待一直執行不成功(一直在死循環中),會對CPU造成較大的執行開銷。
另外，如果N個線程同時執行到singleton = new Singleton();的時候，會有大量對象創建，很可能導致內存溢出。
作者：名猿
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