關於Java單例對象同步問題

單例對象（Singleton）是一種常用的設計模式。在Java應用中，單例對象能保證在一個JVM中，該對象只有一個執行個體存在。正是由於這個特點，單例對象通常作為程式中的存放配置資訊的載體，因為它能保證其他對象讀到一致的資訊。例如在某個伺服器程式中，該伺服器的配置資訊可能存放在資料庫或檔案中，這些配置資料由某個單例對象統一讀取，服務進程中的其他對象如果要擷取這些配置資訊，只需訪問該單例對象即可。這種方式極大地簡化了在複雜環境下，尤其是多線程環境下的組態管理，但是隨著應用情境的不同，也可能帶來一些同步問題。

本文將探討一下在多線程環境下，使用單例對象作配置資訊管理時可能會帶來的幾個同步問題，並針對每個問題給出可選的解決辦法。

問題描述

在多線程環境下，單例對象的同步問題主要體現在兩個方面，單例對象的初始化和單例對象的屬性更新。

本文描述的方法有如下假設：

1. 單例對象的屬性（或成員變數）的擷取，是通過單例對象的初始化實現的。也就是說，在單例對象初始化時，會從檔案或資料庫中讀取最新的配置資訊。

2. 其他對象不能直接改變單例對象的屬性，單例對象屬性的變化來源於設定檔或設定資料庫資料的變化。

1.1 單例對象的初始化

首先，討論一下單例對象的初始化同步。單例模式的通常處理方式是，在對象中有一個靜態成員變數，其類型就是單例類型本身；如果該變數為null，則建立該單例類型的對象，並將該變數指向這個對象；如果該變數不為null，則直接使用該變數。

其過程如下面代碼所示：

public class GlobalConfig {
　　 private static GlobalConfig instance = null;
　　 private Vector properties = null;
　　 private GlobalConfig() {
　　　 //Load configuration information from DB or file
　　　 //Set values for properties
　　 }
　　 public static GlobalConfig getInstance() {
　　　 if (instance == null) {
　　　　 instance = new GlobalConfig();
　　　 }
　　　 return instance;
　　 }
　　 public Vector getProperties() {
　　　 return properties;
　　 }
　 }

這種處理方式在單線程的模式下可以很好的運行；但是在多線程模式下，可能產生問題。如果第一個線程發現成員變數為null，準備建立對象；這是第二個線程同時也發現成員變數為null，也會建立新對象。這就會造成在一個JVM中有多個單例類型的執行個體。如果這個單例類型的成員變數在運行過程中變化，會造成多個單例類型執行個體的不一致，產生一些很奇怪的現象。例如，某服務進程通過檢查單例對象的某個屬性來停止多個線程服務，如果存在多個單例對象的執行個體，就會造成部分線程服務停止，部分線程服務不能停止的情況。