对于单例模式的一点想法

单例模式很普遍，对于Spring的实现机制不清楚，单就Java语言上的实现机制来讨论。
虽然简单，但要获得一个高性能且线程安全的单例确不简单。
最简单的、成熟的单例实现有如下两种：
1.

public static final Singleton INSTANCE=new Singleton();

即在声明静态变量时就实例化。这种方法的问题是，不能传入构造参数从而动态的创建实例。
2.

public static synchronized Singleton getInstance(){...}

即在方法上同步。这种方法的问题是，始终有同步的开销(虽然对很多应用来说这开销并不大，以致不需要考虑)，而更理想的情况是，读操作不需要同步，只在创建实例时同步。
看上去更好的方法(但有问题！)是：
Double-checked synchronization,
如:

private static Singleton INSTANCE;
public static Singleton getInstance(){
  if(INSTANCE==null){
    synchronized(Singelton.class){
      //Double checking
      if(INSTANCE==null){
        INSTANCE=new Singleton();
      }
    }
  }
}

问题解释如下：
参考1:http://www.ibm.com/developerworks/java/library/j-dcl.html
参考2:http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html
在参考1中提到，out-of-order writes是原因，就是说INSTANCE=new Singleton();这行代码并不是一定按如下伪代码顺序进行的：
1.分配内存
2.调用构造器
3.赋值给INSTANCE

在有的JIT上会编译优化为：
1.分配内存
2.赋值给INSTANCE
3.调用构造器

这就是所谓的out-of-order writes。则问题会出在第2步：此时判断(INSTANCE==null)已经返回真了，但构造器还未调用完成，此时访问INSTANCE则会出现不可预料的问题。
以上都是简单的重复广为人知的知识，下面是我的补充：
在参考2中的"It will work for 32-bit primitive values"一节给了我启发，它提到对32位的原始类型的Double-checked locking是可以的，(我认为实际关键点在于
赋值操作是否是原子的)。既然对int的赋值是原子的，我们可以稍加改进，引入一个int hasInitialized：

private static int hasInitialized=0;
private static Singleton INSTANCE;
public static Singleton getInstance(){
  if(hasInitialized==0){
    synchronized(Singelton.class){
      //Double checking
      if(hasInitialized==0){
        INSTANCE=new Singleton();
        hasInitialized=1;
      }
    }
  }
}

区别在于：
以hasInitialized==0来判断是否初始化完成，而在NSTANCE=new Singleton();之后才赋值以确认初始化完成。
这样不是既可保持高性能(绝大部分情况下没有锁，不进入需同步的块)、又可保证线程安全么？

评论

3 楼 slangmgh 2008-07-04  

Lucas Lee 写道

private static int hasInitialized=0;
private static Singleton INSTANCE;
public static synchronized Singleton getInstance(){
  if(hasInitialized==0){
    synchronized(Singelton.class){
      //Double checking
      if(hasInitialized==0){
        INSTANCE=new Singleton();
        hasInitialized=1;
      }
    }
  }
}

区别在于：
以hasInitialized==0来判断是否初始化完成，而在NSTANCE=new Singleton();之后才赋值以确认初始化完成。
这样不是既可保持高性能(绝大部分情况下没有锁，不进入需同步的块)、又可保证线程安全么？

JVM 不保证代码INSTANCE=new Singleton() 一定在hasInitialized=1之前执行！！！

2 楼 weiqingfei 2008-07-04  

private static int hasInitialized=0; 
private static Singleton INSTANCE; 
public static synchronized Singleton getInstance(){ 
  if(hasInitialized==0){ 
    synchronized(Singelton.class){ 
      //Double checking 
      if(hasInitialized==0){ 
        INSTANCE=new Singleton(); 
        hasInitialized=1; 
      } 
    } 
  } 
} 

1 楼 dennis_zane 2008-07-04  

Double-checked synchronization，将instance声明为volatile即可，在jdk5以上版本。