Java单例类锁问题排查：锁产生原因与风险分析

先贴出相关代码：

单例类代码 #

public class SomeSingleton {

  private static final Thing object = new Thing();

    public static SomeSingleton instance = null;    

    private final Properties logfiles = new Properties();

    public static SomeSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            createInstance();
        }
        return instance;
    }

 
    /**
     * Imagine this method called
     * SomeSingleton.getInstance().log()
     */
    public void log(final String message) {
        try {
            synchronized (logfiles) {
                // 此处应有实际日志操作，比如写入文件
            }
        } catch (Exception e) {
            // 省略异常处理
        }
    }
}

Servlet代码 #

@Override
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { 
    SomeSingleton.getInstance().log("some message");
}

1. 锁占用是否仅由单例实现方式导致？ #

不是。监控显示的锁占用主要来自log方法中synchronized (logfiles)的锁竞争，而非单例实现本身：

• 单例实现的问题（线程不安全的getInstance、instance设为public）会导致多实例创建风险，但不会直接造成锁占用过高。
• 真正的锁占用来源是：所有请求线程都会调用log方法，竞争同一个logfiles对象的锁（如果单例正常工作，所有线程共用同一个实例的logfiles）。如果synchronized块内有耗时操作（比如磁盘IO写日志），会导致大量线程阻塞等待锁，这才是锁占用高的核心原因。

2. 存在锁的情况下是否会出现竞态条件？ #

会，且存在两处竞态：

• 单例初始化的竞态：getInstance方法没有同步控制，多线程可以同时进入if (instance == null)分支，多次调用createInstance()，最终可能创建多个SomeSingleton实例。再加上instance是public修饰，外部可以直接修改这个静态变量，进一步加剧线程安全问题。
• 日志操作的潜在竞态：如果synchronized块内的日志操作没有被正确同步（比如省略了synchronized直接操作logfiles，或者块内有多个非原子操作），即使有锁，也可能出现日志内容错乱、数据不一致的问题。不过当前代码里synchronized块是空的，若补全实际操作，必须确保所有共享资源的读写都在锁范围内。

3. 是否会导致执行时长过高？ #

会，尤其是高并发场景下：

• 如果synchronized块内包含磁盘IO、网络请求等耗时操作，所有请求线程必须串行执行这段代码，大量线程会阻塞在锁等待队列中，每个请求的执行时间会被大幅拉长。
• 单例初始化的竞态如果导致多次实例创建，虽然会分散锁竞争（每个实例有自己的logfiles锁），但这违背了单例设计初衷，还会造成资源浪费，间接影响系统性能。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Berlin Brown