Double-checked locking and the Singleton pattern

Java单例模型非常常用，要实现单例，需要将相应的构造函数声明为private，然后通过静态方法getInstance()方法返回一个实例对象，这里有两种方法：

1、静态的对象直接初始化，调用静态方法getInstance()时直接返回

 

import java.util.*;
class Singleton {
  private static Singleton instance = new Singleton();
  private Singleton() { }

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

 

 2、与1不同，对象的初始化是在getInstance()方法中完成的，其中getInstance()比较复杂，所用技术就是Double-checked locking

 

import java.util.*;
class Singleton
{
  private static Singleton instance;

  private Singleton() {}

 public static Singleton getInstance() {
  if (instance == null)  {
    synchronized(Singleton.class) {  //1
      if (instance == null)          //2
        instance = new Singleton();  //3
    }
  }
  return instance;
 }
}

 http://www.ibm.com/developerworks/java/library/j-dcl.html这篇文章详细讲解了Double-checked locking的来源以及出现的问题。

 

从程序代码角度来看，getInstance()可以完美的解决单例问题，既解决了首次方法调用的同步问题，同时也能保证以后的方法调用的未加入同步已解决性能问题。但文章指出事实并非如此，方法并不能完全保证方法的正确执行。其中涉及到构造函数instance = new Singleton()的底层实现：

 

mem = allocate();              //Allocate memory for Singleton object.
instance = mem;               //Note that instance is now non-null, but
                                         //has not been initialized.
ctorSingleton(instance);   //Invoke constructor for Singleton passing
                                        //instance.

 instance可以在构造函数未执行前获得地址索引成non-null，当多个线程操作时变出现问题。这是编译器的乱序写问题，文章写于02年5月，其中提到的JIT compiler是Sun JDK 1.2.1，不是所有编译器都能够保证解决乱序写问题。

文章给出一个测试乱续写问题，验证String的不变性。不过本人用的是jdk6，跑了半天没跑出什么结果。

class StringCreator extends Thread {
	MutableString ms;

	public StringCreator(MutableString muts) {
		ms = muts;
	}

	public void run() {
		while (true)
			ms.str = new String("hello"); // 1
	}
}

class StringReader extends Thread {
	MutableString ms;

	public StringReader(MutableString muts) {
		ms = muts;
	}

	public void run() {
		while (true) {
			if (!("hello".equals(ms.str))) // 2
			{
				System.out.println("String is not immutable!");
				break;
			}
		}
	}
}

class MutableString {
	public String str = "hello"; // 3

	public static void main(String args[]) {
		MutableString ms = new MutableString(); // 4
		new StringCreator(ms).start(); // 5
		new StringReader(ms).start(); // 6
	}
}

 

 文章最后指出单例模式最好选择两种方式：1、就是本文开始提到的第一种方法，2、是在getInstance()方法中初始化单例对象，但该方法需要声明为同步方法，即加个synchronized，优劣可想而知