单例模式下双重校验锁 DCL 的灵魂三问

后端

2023-11-09 00:11:08

单例模式揭秘：深入浅出探究其灵魂三问

在软件开发中，单例模式是一种广为人知的模式，它确保一个类只有一个实例。这种模式在各种场景下都非常有用，例如创建全局配置对象或维护一个共享资源池。

本文将深入探讨单例模式的灵魂三问，并逐步实现一个懒汉式单例。让我们一起踏上这段探索之旅吧！

一、单例模式的灵魂三问

1. 单例模式如何工作？

单例模式的核心思想是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。实现单例模式的常见方法是双重校验锁（DCL），它利用了 Java 中的内存模型和原子性操作来保证单例的正确性和线程安全性。

2. 为什么双重校验锁有效？

双重校验锁之所以有效，是因为它利用了 Java 内存模型的原子性和可见性特性。原子性意味着对变量的读取和写入是不可中断的，而可见性意味着对变量的更新对所有线程都是立即可见的。

3. 双重校验锁是否真的安全？

在 Java 5 之前，双重校验锁确实存在一些安全问题。然而，在 Java 5 及更高版本中，双重校验锁被认为是线程安全的，因为 Java 内存模型中添加了对双重校验锁的明确支持。

二、一步步实现一个懒汉式单例

1. 定义私有构造函数

首先，我们需要定义一个私有构造函数来防止其他类实例化该类。

private Singleton() {
    // 私有构造函数，防止其他类实例化该类
}

2. 定义一个静态内部类

接下来，我们需要定义一个静态内部类来保存该类的唯一实例。

private static class SingletonHolder {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}

3. 定义一个公共的静态方法来获取该类的唯一实例

最后，我们需要定义一个公共的静态方法来获取该类的唯一实例。

public static Singleton getInstance() {
    return SingletonHolder.INSTANCE;
}

这个方法利用了 Java 的内部类加载机制来确保该类的唯一实例只会被创建一次。当该类被加载时，静态内部类 SingletonHolder 也会被加载，但它的 INSTANCE 字段不会被初始化。只有当调用 getInstance() 方法时，INSTANCE 字段才会被初始化，并且只会初始化一次。