單例，大家肯定都不陌生，這是Java中很重要的一個設(shè)計模式。稍微了解一點單例的朋友也都知道實現(xiàn)單例是要考慮并發(fā)問題的，一般情況下，我們都會使用synchronized來保證線程安全。

那么，如果有這樣一道面試題：不使用synchronized和lock，如何實現(xiàn)一個線程安全的單例？ 你該如何回答？

C類應(yīng)聘者：可以使用餓漢模式實現(xiàn)單例。如：

public?class?Singleton?{?private?static?Singleton instance =?new?Singleton();private?Singleton?(){}public?static?Singleton?getInstance()?{return?instance;} }

還有部分程序員可以想到餓漢的變種：

public?class?Singleton?{private?Singleton instance =?null;static?{instance =?new?Singleton();}private?Singleton?(){}public?static?Singleton?getInstance()?{return?this.instance;}}

使用static來定義靜態(tài)成員變量或靜態(tài)代碼，借助Class的類加載機制實現(xiàn)線程安全單例。

面試官：除了這種以外，還有其他方式嗎？

B類應(yīng)聘者：

除了以上兩種方式，還有一種辦法，就是通過靜態(tài)內(nèi)部類來實現(xiàn)，代碼如下：

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

這種方式相比前面兩種有所優(yōu)化，就是使用了lazy-loading。Singleton類被裝載了，但是instance并沒有立即初始化。因為SingletonHolder類沒有被主動使用，只有顯示通過調(diào)用getInstance方法時，才會顯示裝載SingletonHolder類，從而實例化instance。

面試官：除了這種以外，還有其他方式嗎？

A類應(yīng)聘者：

除了以上方式，還可以使用枚舉的方式，如：

public?enum?Singleton {INSTANCE;public?void?whateverMethod()?{}}

這種方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對象，可謂是很堅強的壁壘。

面試官：以上幾種答案，其實現(xiàn)原理都是利用借助了類加載的時候初始化單例。即借助了ClassLoader的線程安全機制。

所謂ClassLoader的線程安全機制，就是ClassLoader的loadClass方法在加載類的時候使用了synchronized關(guān)鍵字。也正是因為這樣， 除非被重寫，這個方法默認(rèn)在整個裝載過程中都是同步的，也就是保證了線程安全。

所以，以上各種方法，雖然并沒有顯示的使用synchronized，但是還是其底層實現(xiàn)原理還是用到了synchronized。

面試官：除了這種以外，還有其他方式嗎？

A類應(yīng)聘者：

還可以使用Java并發(fā)包中的Lock實現(xiàn)

面試官：本質(zhì)上還是在使用鎖，不使用鎖的話，有辦法實現(xiàn)線程安全的單例嗎？

A+類面試者：

有的，那就是使用CAS。

CAS是項樂觀鎖技術(shù)，當(dāng)多個線程嘗試使用CAS同時更新同一個變量時，只有其中一個線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程并不會被掛起，而是被告知這次競爭中失敗，并可以再次嘗試。實現(xiàn)單例的方式如下：

public?class?Singleton?{private?static?final AtomicReference<Singleton> INSTANCE =?new?AtomicReference<Singleton>();private?Singleton()?{}public?static?Singleton?getInstance()?{for?(;;) {Singleton singleton = INSTANCE.get();if?(null?!= singleton) {return?singleton;}singleton =?new?Singleton();if?(INSTANCE.compareAndSet(null, singleton)) {return?singleton;}}} }

面試官：這種方式實現(xiàn)的單例有啥優(yōu)缺點嗎？

A++類面試者：

用CAS的好處在于不需要使用傳統(tǒng)的鎖機制來保證線程安全,CAS是一種基于忙等待的算法,依賴底層硬件的實現(xiàn),相對于鎖它沒有線程切換和阻塞的額外消耗,可以支持較大的并行度。

CAS的一個重要缺點在于如果忙等待一直執(zhí)行不成功(一直在死循環(huán)中),會對CPU造成較大的執(zhí)行開銷。

另外，如果N個線程同時執(zhí)行到singleton = new Singleton();的時候，會有大量對象創(chuàng)建，很可能導(dǎo)致內(nèi)存溢出。

面試官：你被錄取了！

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的面试官：不使用synchronized和lock，如何实现一个线程安全的单例？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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