Question

从 Head First 设计模式书中，具有双重检查锁定的单例模式已实现如下：

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

我不明白为什么使用volatile。 volatile使用不会破坏使用双重检查锁定的目的，即性能？

Answer 1

理解为什么需要volatile的良好资源来自JCIP一书。维基百科也有decent explanation个材料。

真正的问题是Thread A可能会在instance构建instance之前为Thread B分配一个内存空间。 Thread B会看到该分配并尝试使用它。这会导致instance失败，因为它使用的是部分构造版本的{{1}}。

Answer 2

正如@irreputable引用的那样，不稳定并不昂贵。即使价格昂贵，也应优先考虑性能。

Lazy Singletons还有一个更优雅的方式。

public final class Singleton {
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return LazyHolder.INSTANCE;
    }
    private static class LazyHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
}

来源文章：来自维基百科的Initialization-on-demand_holder_idiom

在软件工程中，Initialization on Demand Holder（设计模式）习语是一个懒惰的单例。在所有版本的Java中，这个习惯用法都能实现安全，高度并发的延迟初始化和良好的性能

由于该类没有要初始化的任何static变量，因此初始化很简单。

在JVM确定必须执行LazyHolder之前，不会初始化其中的静态类定义LazyHolder。

静态类LazyHolder仅在类Singleton上调用静态方法getInstance时执行，并且第一次发生这种情况时，JVM将加载并初始化LazyHolder类。

此解决方案是线程安全的，无需特殊的语言结构（即volatile或synchronized）。

Answer 3

嗯，没有双重检查锁定的性能。这是一个破碎的模式。

抛开情绪，volatile就在这里因为没有它，当第二个线程通过instance == null时，第一个线程可能还没有构造new Singleton()：没有人承诺创建对象< em>在为instance分配给任何线程之前发生，但实际创建对象的线程。

volatile反过来在读取和写入之间建立发生之前的关系，并修复损坏的模式。

如果您正在寻找性能，请改用holder inner static class。

Answer 4

如果你没有它，第二个线程可能会在第一个线程设置为null之后进入synchronized块，而你的本地缓存仍然认为它是null。

第一个不是为了正确（如果你是正确的，那将是自我失败），而是为了优化。

Answer 5

易失性读取本身并不昂贵。

您可以设计一个测试来在紧密循环中调用getInstance()，以观察易失性读取的影响;但是那个测试是不现实的;在这种情况下，程序员通常会调用getInstance()一次并在使用期间缓存实例。

另一个意思是使用final字段（请参阅维基百科）。这需要额外的读取，这可能比volatile版本更昂贵。 final版本在紧密循环中可能更快，但是该测试没有像之前所说的那样有用。

Answer 6

将变量声明为volatile可确保对它的所有访问实际上都从内存中读取其当前值。

如果没有volatile，编译器可以优化存储器访问并将其值保存在寄存器中，因此只有第一次使用变量才能读取保存变量的实际存储器位置。如果变量被第一次和第二次访问之间的另一个线程修改，则会出现问题。第一个线程只有第一个（预修改的）值的副本，因此第二个if语句测试变量值的陈旧副本。

Answer 7

双重检查锁定是一种防止在多线程环境中调用getInstance方法时创建另一个单例实例的技术。

注意

单个实例在初始化之前被检查了两次。
出于此原因，只有在首先检查单例实例之后才使用同步关键部分。
volatile关键字，用于实例成员的声明。这将告诉编译器始终从主内存而不是从CPU高速缓存读取和写入。使用volatile变量保证事前发生关系，所有写操作都将在实例变量的任何读操作之前发生。

缺点

由于它需要volatile关键字才能正常工作，因此它与Java 1.4及更低版本不兼容。问题在于，无序写操作可能允许实例引用在执行单例构造函数之前被返回。
由于易失性变量的缓存减少而导致的性能问题。
单个实例在初始化之前检查了两次。
这很冗长，使代码难以阅读。

单例模式的几种实现各有优缺点。

急于加载单例
双重检查锁定单例
按需初始化持有人习惯用法
基于枚举的单例

每个人的详细说明都太冗长，因此我只链接了一篇好文章-All you want to know about Singleton

为什么在双重检查锁定中使用volatile

7 个答案:

注意

缺点

单例模式的几种实现各有优缺点。