探索同步锁与单例模式：保证线程安全的实例化

[1. 什么是同步锁？](#1. 什么是同步锁？)

[2. 单例模式中的懒汉式是怎么实现的？](#2. 单例模式中的懒汉式是怎么实现的？)

[3. 懒汉式单例模式的线程安全实现](#3. 懒汉式单例模式的线程安全实现)

[4. 造成性能损耗的原因](#4. 造成性能损耗的原因)

[5. 总结](#5. 总结)

1. 什么是同步锁？

同步锁是多线程编程中用于保护共享资源或临界区的机制，它可以确保在同一时刻只有一个线程可以访问共享资源，避免了多个线程同时访问造成的数据竞争和不一致性。

2. 单例模式中的懒汉式是怎么实现的？

懒汉式单例模式是指在第一次使用时才进行实例化，以延迟实例化的方式来节省资源。但是在多线程环境下，如果多个线程同时进入了懒汉式的实例化方法，就可能会创建多个实例，破坏了单例模式的原则。为了解决这个问题，需要使用同步锁来保证线程安全。

3. 懒汉式单例模式的线程安全实现

java 复制代码

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton() {}

    // 添加同步锁，确保线程安全
    public static synchronized LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

上述代码通过在 getInstance() 方法上添加 synchronized 关键字，使得在多线程环境下只有一个线程可以进入临界区，从而保证了线程安全。但是这种方式会带来性能的损耗 ，因为每次获取实例都需要同步锁的判断和获取，即使实例已经被创建了。

4. 造成性能损耗的原因

这种方法会造成性能损耗的主要原因是因为使用了 synchronized 关键字对整个 getInstance() 方法进行了同步化。具体来说有以下几个方面的性能损耗：

竞争锁资源： 在多线程环境下，每次调用 getInstance() 方法都会尝试获取同步锁。如果此时有其他线程正在使用该同步锁，那么当前线程就会进入阻塞状态，等待锁资源释放。这会导致线程在竞争锁资源上浪费时间，降低了程序的并发性能。
锁粒度过大： 使用 synchronized 关键字修饰整个 getInstance() 方法的方式，使得整个方法成为一个临界区，只能有一个线程进入执行，而其他线程需要等待。这样的锁粒度过大，即使是不需要同步的部分也会被阻塞，造成了不必要的性能损耗。
重复获取锁开销： 即使实例已经被创建了，但每次调用 getInstance() 方法时仍然需要尝试获取同步锁。这种重复获取锁的开销是不必要的，因为在实例已经被创建后，不再需要同步锁的保护。

虽然使用 synchronized 关键字确保了线程安全，但由于同步锁的获取和释放会带来性能损耗，因此在高并发场景下会影响程序的性能表现。为了提高性能，可以考虑其他线程安全的实现方式，如双重检查锁（Double-Checked Locking）、静态内部类等。

5. 总结

同步锁是多线程编程中常用的保护机制，它能够确保线程安全地访问共享资源。在单例模式中的懒汉式实现中，同步锁被广泛应用来保证在多线程环境下只创建一个实例，从而实现了线程安全的延迟实例化。通过合理地使用同步锁，可以避免线程安全问题，保证程序的正确性和稳定性。 🛠️🚀