Java面试题：不使用锁如何实现线程安全的单例？

Java面试题：不使用锁如何实现线程安全的单例？。小编来告诉你更多相关信息。
Java面试题
为大家介绍的是Java面试题的内容，接下来带大家一起了解。
面试官问：不使用锁，如何实现线程安全的单例？
如果不能使用synchronized和lock的话，想要实现单例可以通过饿汉模式、枚举、以及静态内部类的方式实现。

文章插图
饿汉：
其实都是通过定义静态的成员变量，以保证instance可以在类初始化的时候被实例化。

// 单例模式// 饿汉式(静态变量)class Singleton {// 1. 构造器私有化private Singleton() {}// 2. 本类内部创建对象实例private final static Singleton instance = new Singleton(); // 静态变量// 3. 提供一个公有的静态方法 ， 返回实例对象public static Singleton getInstance() {return instance;}}

【Java面试题：不使用锁如何实现线程安全的单例？】但是，如果从始至终未使用过这个实例，会造成内存浪费
静态内部类：
这种方式和饿汉方式只有细微差别，只是做法上稍微优雅一点。

// 静态内部类实现class Singleton {// 构造器私有化private Singleton() {}// 写一个静态内部类，含一个静态属性Singletonprivate static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}// 提供一个静态的公有方法 ， 直接返回SingleInstance.INSTANCEpublic static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}}

原理和饿汉一样。这种方式是Singleton类被装载了， INSTANCE 对象不一定被初始化。
因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance
枚举：
借助了 JDK1.5 中添加的枚举来实现单例模式，不仅避免了多线程同步问题，而且还防止反序列化重新创建新的对象
// 枚举实现单例enum Singleton {INSTANCE; // 属性}其实，如果把枚举类进行反编译，你会发现他也是使用了static final来修饰每一个枚举项。

final class Singleton extends Enum{public static final Singleton INSTANCE;private static final Singleton $VALUES[];public static Singleton[] values(){return (Singleton[])$VALUES.clone();}public static Singleton valueOf(String name){return (Singleton)Enum.valueOf(cn/itsource/logweb/utils/Singleton, name);}private Singleton(String s, int i){super(s, i);}static{INSTANCE = new Singleton(\"INSTANCE\", 0);$VALUES = (new Singleton[] {INSTANCE});}}

其实，上面三种方式，都是依赖静态数据在类初始化的过程中被实例化这一机制的。
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但是，如果真要较真的话，ClassLoader的loadClass方法在加载类的时候使用了synchronized关键字。
也正是因为这样，除非被重写，这个方法默认在整个装载过程中都是同步的（线程安全的）。
那么，除了上面这三种，还有一种无锁的实现方式，那就是CAS 。

public class Singleton {// 使用了 AtomicReference 封装单例对象private static final AtomicReference INSTANCE = new AtomicReference();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {while (true) {// 使用 AtomicReference.get 获取Singleton singleton = INSTANCE.get();if (null != singleton) {return singleton;}// 使用 CAS 乐观锁进行非阻塞更新singleton = new Singleton();if (INSTANCE.compareAndSet(null, singleton)) {return singleton;}}}}

用CAS的好处在于不需要使用传统的锁机制来保证线程安全。
但是我们的实现方式中，用了一个while循环一直在进行重试，所以，这种方式有一个比较大的缺点在于，如果忙等待一直执行不成功(一直在死循环中)，会对CPU造成较大的执行开销。
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