不使用synchronized和lock，如何实现一个线程安全的单例？（二）

如果不那么吹毛求疵的话，可以使用枚举、静态内部类以及饿汉模式来实现单例模式。见：不使用synchronized和lock，如何实现一个线程安全的单例？
但是，上面这几种方法其实底层也都用到了synchronized，那么有没有什么办法可以不使用synchronized和lock，如何实现一个线程安全的单例？

答案是有的，那就是CAS。关于CAS，我博客中专门有一篇文章介绍过他，很多乐观锁都是基于CAS实现的。这里简单介绍一下，详细内容见 乐观锁的一种实现方式——CAS

CAS是项乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。

在JDK1.5 中新增java.util.concurrent(J.U.C)就是建立在CAS之上的。相对于对于synchronized这种阻塞算法，CAS是非阻塞算法的一种常见实现。所以J.U.C在性能上有了很大的提升。

借助CAS（AtomicReference）实现单例模式：

public class Singleton {
    private static final AtomicReference<Singleton> INSTANCE = new AtomicReference<Singleton>(); 

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        for (;;) {
            Singleton singleton = INSTANCE.get();
            if (null != singleton) {
                return singleton;
            }

            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,CAS是一种基于忙等待的算法,依赖底层硬件的实现,相对于锁它没有线程切换和阻塞的额外消耗,可以支持较大的并行度。
CAS的一个重要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。