是否需要添加 volatile 关键字来保证 java 中的线程安全单例类？答案

【问题标题】：Is there any need to add volatile keyword to guarantee thread-safe singleton class in java?是否需要添加 volatile 关键字来保证 java 中的线程安全单例类？
【发布时间】：2016-04-07 09:42:15
【问题描述】：

根据post，线程安全的单例类应该如下所示。但我想知道是否需要将 volatile 关键字添加到 static CrunchifySingleton instance 变量。由于如果实例被创建并存储在 CPU 缓存中，此时它不会被写回主内存，同时，另一个线程会调用 getInstance() 方法。会不会产生不一致的问题？

public class CrunchifySingleton {

    private static CrunchifySingleton instance = null;

    protected CrunchifySingleton() {
    }

    // Lazy Initialization
    public static CrunchifySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (CrunchifySingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new CrunchifySingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

【问题讨论】：

懒惰初始化的单例是一种浪费；一般来说，单身人士是个坏主意。谷歌已经编写了软件来识别它们，以便从它们的代码中删除。你为什么要使用它们？

标签： java multithreading singleton volatile

【解决方案1】：

我赞同上面@duffymo 的评论：懒惰的单身人士远没有它们最初看起来那么有用。

但是，如果您绝对必须使用延迟实例化的单例，lazy holder idiom 是实现线程安全的更简单方法：

public final class CrunchifySingleton {
  private static class Holder {
    private static final CrunchifySingleton INSTANCE = new CrunchifySingleton();
  }

  private CrunchifySingleton() {}

  static CrunchifySingleton getInstance() { return Holder.INSTANCE; }
}

另外，请注意，要成为真正的单例，类需要禁止实例化和子类化——构造函数需要分别为private，类需要分别为final。

【讨论】：

私有构造函数和最终类并不是真正需要的。私有构造函数是的，或者有人可以实例化。但是，如果您有一个私有构造函数，那么该类无论如何都是隐式最终的。但是将其标记为最终版本当然可以清楚地说明它。 :-)

【解决方案2】：

是的，如果您的 Singleton 实例不是 volatile 或者即使它不是 volatile，但您使用的是足够旧的 JVM，则该行所在的操作没有顺序保证

instance = new CrunchifySingleton();

根据volatile 存储分解。

然后编译器可以重新排序这些操作，以便您的实例不为空（因为已分配内存），但仍未初始化（因为尚未执行其构造函数）。

如果您想了解更多关于双重检查锁定的隐藏问题，特别是在 Java 中，请参阅The "Double-Checked Locking is Broken" Declaration。

lazy holder idiom 是一个很好的模式，可以很好地概括一般静态字段延迟加载，但如果您需要一个安全且简单的 Singleton 模式，我会推荐 Josh Bloch（来自 Effective Java成名）推荐 - Java Enum Singleton：

public enum Elvis {
    INSTANCE;

    public void leaveTheBuilding() { ... }
}

【讨论】：

【解决方案3】：

你引用它的代码在Java中被破坏了。是的，您需要 volatile 和至少 Java 5 才能使双重检查习语线程安全。您还应该在延迟初始化中添加一个局部变量以提高性能。在此处阅读更多信息：https://en.wikipedia.org/wiki/Double-checked_locking#Usage_in_Java

【讨论】：

我不会在 2016 年指导任何人使用 DCL。目前的标准是 enum singleton。
我不只是问他的版本是否是线程安全的，这就是答案。
顺便说一句。枚举单例模式很好，但是如果需要，你不能做延迟初始化，可以吗？
好吧，正如 duffymo 非常正确地提到的那样，延迟初始化几乎是人们认为他们需要的白日梦（即使他们无法给出理由）。然而，枚举单例是“本机”的，在第一次使用时加载实例类（就像持有者模式一样）。

【解决方案4】：

是的，设置 volatile 将保证每次任何线程尝试访问您的关键代码部分时，线程都会从内存本身而不是从线程缓存中读取数据。

【讨论】：

【解决方案5】：

在这种情况下您需要volatile，但更好的选择是使用enum（如果它是无状态的）

enum Singleton {
     INSTANCE;
}

但是应该尽可能避免有状态的单例。我建议您尝试创建一个通过依赖注入传递的实例。

【讨论】：