Balking模式:再谈线程安全的单例模式

Guarded Suspension 模式需要等待的，必须要等到条件为真。但有些场景下，我们需要快速放弃。最常见的例子是各种编辑器提供的自动保存功能。自动保存功能的实现逻辑一般都是隔一定时间自动执行存盘操作，存盘操作的前提是文件做过修改，如果文件没有执行过修改操作，就需要快速放弃存盘操作。

class AutoSaveEditor{
  // 文件是否被修改过
  boolean changed=false;
  // 定时任务线程池
  ScheduledExecutorService ses = 
    Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
  // 定时执行自动保存
  void startAutoSave(){
    ses.scheduleWithFixedDelay(()->{
      autoSave();
    }, 5, 5, TimeUnit.SECONDS);  
  }
  // 自动存盘操作
  void autoSave(){
    synchronized(this){
        if (!changed) {
          return;
        }
        changed = false;
    }
    // 执行存盘操作
    // 省略且实现
    this.execSave();
  }
  // 编辑操作
  void edit(){
    // 省略编辑逻辑
    ......
    synchronized(this){
        changed = true;
    }
  }
}

示例中的共享变量是一个状态变量，业务逻辑依赖于这个状态变量的状态：当状态满足某个条件时，执行某个业务逻辑，其本质其实不过就是一个 if 而已，放到多线程场景里，就是一种“多线程版本的 if”。这种“多线程版本的 if”的应用场景还是很多的，所以也有人把它总结成了一种设计模式，叫做Balking 模式。

Balking 模式的实现

1. Balking 模式的经典实现是使用互斥锁，你可以使用 Java 语言内置 synchronized，也可以使用 SDK 提供 Lock
2. 用 volatile 实现 Balking 模式，但使用 volatile 的前提是对原子性没有要求。

Balking 模式的应用

Balking 模式有一个非常典型的应用场景就是单次初始化，下面的示例代码是它的实现。这个实现方案中，我们将 init() 声明为一个同步方法，这样同一个时刻就只有一个线程能够执行 init() 方法；init() 方法在第一次执行完时会将 inited 设置为 true，这样后续执行 init() 方法的线程就不会再执行 doInit() 了。

class InitTest{
  boolean inited = false;
  synchronized void init(){
    if(inited){
      return;
    }
    // 省略 doInit 的实现
    doInit();
    inited=true;
  }
}

线程安全的单例模式本质上其实也是单次初始化，所以可以用 Balking 模式来实现线程安全的单例模式。

class Singleton{
  private static volatile 
    Singleton singleton;
  // 构造方法私有化  
  private Singleton() {}
  // 获取实例（单例）
  public static Singleton 
  getInstance() {
    // 第一次检查
    if(singleton==null){
      synchronize{Singleton.class){
        // 获取锁后二次检查
        if(singleton==null){
          singleton=new Singleton();
        }
      }
    }
    return singleton;
  }
}