Singleton

abalone

第一个问题，Singleton模式在多线程环境为何遭遇困境？答案是，采用lazy initialization策略时，如果没有合理的同步（synchronize），各个线程得到的实例可能不是同一个。详情可以参考JavaWorld 2001年的文章：When Is A Singleton Not A Singleton。（某些同志连这篇文章都没听说过，居然也可以抱怨说“找不到这方面的英文资料”，恩，我们说话恐怕还是谦虚谨慎点好。）


public class MyClass {  private static MyClass _instance;  public static MyClass getInstance() {    if(_instance != null) {      _instance = new MyClass();    }    return _instance;  }


如果有两个线程同时调用MyClass.getInstance()方法，就有可能造成MyClass的构造子被调用两次。所以我们需要同步――准确说，恰当的同步。在C++里面有一种常见的Singleton实现策略叫Double Checked Locking idiom（http://www.javaworld.com/javaworld/jw-01-2001/jw-0112-singleton_p.html，listing 6），但这种实现策略在Java中不生效（这是由于JVM的本性造成的，详情请看这篇文章：http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html ），因此如果要在Java中实现lazy initialization策略的Singleton，你就必须采取保守的同步策略，也就是：



public static synchronized MyClass getInstance() {  ...}


如果采取保守的同步策略（将整个getInstance()方法同步），多个线程需要获得Singleton实例时就必须在getInstance()方法上排队等待。这就是传说中的“Singleton模式的性能问题”。现在我要提问了：这种性能问题在什么情况下才会出现？

答案就摆在你面前：只有采用lazy initialization策略时，才会存在这样的性能问题。那么如果放弃lazy initialization策略、改用eager initialization策略（即：预先创建好Singleton实例），Singleton模式还会存在这样的性能问题吗？我们把上面的例子改成eager initialization策略看看：


public class MyClass {  private static MyClass _instance = new MyClass();  public static MyClass getInstance() {    return _instance;  }


我请问，这样的一个Singleton难道还会有什么“性能问题”吗？它付出的代价是更长的初始化时间，获得的收益则是更快并且线程安全的实例获得，而这正是Spring容器对其管理的组件的默认策略。其实这个问题早已有了定论，请看http://www.javaworld.com/javaworld/jw-01-2001/jw-0112-singleton_p.html这篇文章的listing 1和listing 2，Singleton模式的两种正确的实现策略早在2001年就已经讨论清楚了。

作为结论，我提醒某些善于过度简化乃至以讹传讹的高手们：请不要简单地说一句“Singleton模式有性能问题”了事。完整的说法应该是，当采用Lazy Initialization策略时，如果需要经常地获取Singleton实例，则Singleton模式中用于获取实例的方法有可能成为性能瓶颈；如果条件允许采用Eager Initialization策略，则Singleton模式不会带来任何额外的性能开销――如果考虑管理对象池或是新建对象实例的性能开销，Singleton模式能够提升系统的性能。