在Java中对Singleton类进行双重检查锁定

Singleton类在Java开发人员中非常常见，但是它给初级开发人员带来了许多挑战。他们面临的主要挑战之一是如何使Singleton保持为Singleton？也就是说，无论出于何种原因，如何防止单个实例的多个实例。 对Singleton进行双重检查锁定是一种确保在应用程序生命周期中仅创建Singleton类的一个实例的方法。顾名思义，在双重检查锁定中，代码对一个Singleton类的现有实例进行两次检查（有和没有锁定以进行两次检查），以确保不会创建一个以上的singleton实例。顺便说一句，它在Java修复JDK 1.5中的内存模型问题之前就被打破了。在本文中，我们将看到如何在Java中为Singleton的双重检查锁定编写代码 ，为什么在Java 5之前双重检查锁定被破坏以及如何解决。顺便说一句，从访谈的角度来看，这也很重要，我听说有人要求对金融和服务业的公司进行手工双重检查Singleton锁定的代码，并相信我很棘手，直到您清楚地了解了什么你在做。您也可以查看我的Singleton设计模式问题的完整列表，以进行良好的准备。

Singleton类破坏其合同的一种常见情况是多线程。如果您要求初学者为Singleton设计模式编写代码，那么他很有可能会提出以下内容：

private static Singleton _instance;public static Singleton getInstance() {if (_instance == null) {_instance = new Singleton();}return _instance;
}

并且当您指出这段代码将由多个线程并行调用时，将创建Singleton类的多个实例时，他可能会使整个getInstance（）方法同步化，如第二个代码示例getInstanceTS（）方法所示。尽管它是线程安全的，可以解决多个实例的问题，但效率不是很高。每次调用此方法时，都需要承担同步的费用，而创建Singleton实例时，仅在第一类上才需要同步。这将使我们进入双重检查的锁定模式 ，其中只有关键的代码段被锁定。程序员称其为“双重检查锁定”，因为对_instance == null进行了两次检查，一次没有锁定，而另一次则带有锁定（内部同步）块。这是Java中经过双重检查的锁定的样子：

public static Singleton getInstanceDC() {if (_instance == null) {                // Single Checkedsynchronized (Singleton.class) {if (_instance == null) {        // Double checked_instance = new Singleton();}}}return _instance;
}

单例设计模式
从表面上看，这种方法看起来很完美，因为您只需要为同步块支付一次费用，但是在使_instance变量volatile之前，它仍然无效。如果没有volatile修饰符，则Java中的另一个线程可能会看到_instance变量的一半初始化状态，但是由于volatile变量保证了before-before关系的发生，所有写入都会在_instance变量的任何读取之前发生在volatile _instance上。在Java 5之前不是这种情况，这就是为什么以前双重检查锁定已被破坏的原因。现在，有了事前保证 ，您可以放心地认为这将起作用。顺便说一下，这不是创建线程安全的Singleton的最佳方法，您可以将Enum用作Singleton ，它在实例创建期间提供内置的线程安全性。另一种方法是使用静态持有人模式。

/** A journey to write double checked locking of Singleton class in Java.*/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 createsinstance 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 (Singleton.class) {if (_instance == null) {_instance = new Singleton();}}}return _instance;}
}

这就是Java中对Singleton类的双重检查锁定 。这是在Java中创建线程安全的Singleton的有争议的方法之一，就将Enum用作Singleton类而言，还有其他更简单的选择。我不建议您像那样实现Singleton，因为有许多更好的方法可以在Java中实现Singleton模式。但是，这个问题具有历史意义，并且还教导了并发如何引入细微的错误。正如我之前所说，从访谈的角度来看，这非常重要。在进行任何Java面试之前，练习手动编写Singleton类的双重检查锁定。这将使您深入了解Java程序员的编码错误。与此相关的是，在现代的测试驱动开发中，由于Singleton难以模拟其行为，因此Singleton被视为反模式，因此，如果您是TDD实践者，最好避免使用Singleton模式。