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Java如何确保线程安全的单例模式_Java单例并发安全写法讲解

P粉602998670

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发布时间:2025-12-31 12:39:08

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来源于php中文网

原创

Java线程安全单例首选静态内部类和枚举:静态内部类利用JVM类加载机制实现懒加载与天然线程安全;枚举由JVM保证原子性,兼具序列化与反射安全;DCL需volatile防重排序,易出错应慎用。

java如何确保线程安全的单例模式_java单例并发安全写法讲解

Java中确保线程安全的单例模式,核心在于防止多个线程同时创建实例。最推荐、最实用的方式是静态内部类(Static Inner Class)枚举(Enum),它们天然线程安全、简洁高效,且能防止反射和反序列化破坏。

静态内部类写法——延迟加载 + 天然同步

利用JVM类加载机制:外部类加载时,内部类不加载;只有首次调用getInstance()时才触发内部类初始化,而JVM保证类初始化过程是线程安全的。

public class Singleton {
    private Singleton() {}

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

    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}
  • ✅ 延迟加载(懒汉式),比饿汉式更节省资源
  • ✅ 无需synchronized或volatile,无性能开销
  • ✅ 反射无法绕过私有构造(new Singleton()会抛异常,因为Holder未初始化)
  • ⚠️ 注意:不能在构造方法里调用getInstance(),否则可能引发类初始化循环

枚举单例——最简最安全(JDK5+)

《Effective Java》强烈推荐。JVM保证枚举实例创建的原子性,且天然防止反射攻击和反序列化问题。

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void doSomething() {
        // 业务方法
    }
}
  • ✅ 写法极简,一行定义实例
  • ✅ 线程安全、序列化安全、反射安全,一揽子解决
  • ✅ 获取实例:Singleton.INSTANCE(比方法调用更快)
  • ⚠️ 若需传参初始化(如配置对象),枚举不直接支持,此时优先选静态内部类

双重检查锁定(DCL)——慎用但需懂原理

曾是主流写法,但容易出错。关键点:必须用volatile禁止指令重排序,否则可能返回未初始化完成的对象。

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public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton(); // 非原子操作:分配内存 → 初始化 → 赋值引用
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
  • 懒加载 + 同步粒度小(仅首次创建加锁)
  • ❌ 忘加volatile会导致严重并发bug(罕见但真实存在)
  • ❌ 构造函数若抛异常,后续调用仍会重复尝试创建(可加try-catch+标记位修复,但更复杂)

其他方式对比说明

• 饿汉式(static final):类加载即创建,线程安全但不支持懒加载,可能浪费资源。
• 同步方法(synchronized getInstance):安全但每次调用都加锁,性能差,已淘汰。
• ThreadLocal:每个线程一个实例,不是“单例”,而是“每线程单例”,适用场景不同。

基本上就这些。日常开发首选静态内部类或枚举;追求极致安全又接受语法风格,直接用枚举;维护老代码遇到DCL,务必确认volatile是否存在。不复杂但容易忽略细节。

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