面試官：帶筆了吧，那寫兩種單例模式的實現方法吧
沙沙沙刷刷刷~~~ 寫好了
面試官：你這個是怎麼保證線程安全的，那你知道，volatile 關鍵字? 類加載器？鎖機制？？？？
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單例模式——獨一無二的對象
單例模式，從我看 《Java 10分鐘入門》那天就聽過的一個設計模式，還被面試過好幾次的設計模式問題，今天一網打盡~~
有一些對象我們確實只需要一個，比如，線程池、數據庫連接、緩存、日誌對象等，如果有多個的話，會造成程序的行爲異常，資源使用過量或者不一致的問題。你也許會說，這種我用全局變量不也能實現嗎，還整個單例模式，好像你很流弊的樣子，如果將對象賦值給一個全局變量，那程序啓動就會創建好對象，萬一這個對象很耗資源，我們還可能在某些時候用不到，這就造成了資源的浪費，不合理，所以就有了單例模式。
單例模式的定義
單例模式確保一個類只有一個實例，並提供一個全局唯一訪問點
單例模式的類圖
單例模式的實現
餓漢式
- static 變量在類裝載的時候進行初始化
- 多個實例的 static 變量會共享同一塊內存區域
用這兩個知識點寫出的單例類就是餓漢式了，初始化類的時候就創建，飢不擇食，餓漢
public class Singleton {
//構造私有化，防止直接new
private Singleton(){}
//靜態初始化器（static initializer）中創建實例，保證線程安全
private static Singleton instance = new Singleton();
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
餓漢式是線程安全的，JVM在加載類時馬上創建唯一的實例對象，且只會裝載一次。
Java 實現的單例是一個虛擬機的範圍，因爲裝載類的功能是虛擬機的，所以一個虛擬機通過自己的ClassLoader 裝載餓漢式實現單例類的時候就會創建一個類實例。（如果一個虛擬機裏有多個ClassLoader的話，就會有多個實例）
懶漢式
懶漢式，就是實例在用到的時候纔去創建，比較“懶”
單例模式的懶漢式實現方式體現了延遲加載的思想（延遲加載也稱懶加載Lazy Load，就是一開始不要加載資源或數據，等到要使用的時候才加載）
同步方法
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton(){}
//解決了線程不安全問題，但是效率太低了，每個線程想獲得類的實例的時候，都需要同步方法，不推薦
public static synchronized Singleton getInstance(){
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
雙重檢查加鎖
public class Singleton {
//volatitle關鍵詞確保，多線程正確處理singleton
private static volatile Singleton singleton;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
if(singleton ==null){
synchronized (Singleton.class){
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
Double-Check 概念（進行兩次檢查）是多線程開發中經常使用的，爲什麼需要雙重檢查鎖呢？因爲第一次檢查是確保之前是一個空對象，而非空對象就不需要同步了，空對象的線程然後進入同步代碼塊，如果不加第二次空對象檢查，兩個線程同時獲取同步代碼塊，一個線程進入同步代碼塊，另一個線程就會等待，而這兩個線程就會創建兩個實例化對象，所以需要在線程進入同步代碼塊後再次進行空對象檢查，才能確保只創建一個實例化對象。
雙重檢查加鎖（double checked locking）線程安全、延遲加載、效率比較高
volatile：volatile一般用於多線程的可見性，這裏用來防止指令重排（防止new Singleton時指令重排序導致其他線程獲取到未初始化完的對象）。被volatile 修飾的變量的值，將不會被本地線程緩存，所有對該變量的讀寫都是直接操作共享內存，從而確保多個線程能正確的處理該變量。
指令重排
指令重排是指在程序執行過程中, 爲了性能考慮, 編譯器和CPU可能會對指令重新排序。
Java中創建一個對象，往往包含三個過程。對於singleton = new Singleton()，這不是一個原子操作，在 JVM 中包含如下三個過程。
-
給 singleton 分配內存
-
調用 Singleton 的構造函數來初始化成員變量，形成實例
-
將singleton對象指向分配的內存空間（執行完這步 singleton纔是非 null 了）
但是，由於JVM會進行指令重排序，所以上面的第二步和第三步的順序是不能保證的，最終的執行順序可能是 1-2-3，也可能是 1-3-2。如果是 1-3-2，則在 3 執行完畢，2 未執行之前，被另一個線程搶佔了，這時 instance 已經是非 null 了（但卻沒有初始化），所以這個線程會直接返回 instance，然後使用，那肯定就會報錯了，所以要加入 volatile關鍵字。
靜態內部類
public class Singleton {
private Singleton(){}
private static class SingletonInstance{
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
採用類加載的機制來保證初始化實例時只有一個線程；
靜態內部類方式在Singleton 類被裝載的時候並不會立即實例化，而是在調用getInstance的時候，纔去裝載內部類SingletonInstance ,從而完成Singleton的實例化
類的靜態屬性只會在第一次加載類的時候初始化，所以，JVM幫我們保證了線程的安全性，在類初始化時，其他線程無法進入
優點：線程安全，利用靜態內部類實現延遲加載，效率較高，推薦使用
枚舉
enum Singleton{
INSTANCE;
public void method(){}
}
藉助JDK5 添加的枚舉實現單例，不僅可以避免多線程同步問題，還能防止反序列化重新創建新的對象，但是在枚舉中的其他任何方法的線程安全由程序員自己負責。還有防止上面的通過反射機制調用私用構造器。不過，由於Java1.5中才加入enum特性，所以使用的人並不多。
這種方式是《Effective Java》 作者Josh Bloch 提倡的方式。
單例模式在JDK 中的源碼分析
JDK 中，java.lang.Runtime 就是經典的單例模式（餓漢式）
單例模式注意事項和細節
- 單例模式保證了系統內存中該類只存在一個對象，節省了系統資源，對於一些需要頻繁創建銷燬的對象，使用單例模式可以提高系統性能
- 當想實例化一個單例類的時候，必須要記住使用相應的獲取對象的方法，而不是使 用new
- 單例模式使用的場景：需要頻繁的進行創建和銷燬的對象、創建對象時耗時過多或 耗費資源過多(即:重量級對象)，但又經常用到的對象、工具類對象、頻繁訪問數 據庫或文件的對象(比如數據源、session工廠等)
