單例模式大家并不陌生，也都知道它分為什么懶漢式、餓漢式之類的。但是你對(duì)單例模式的理解足夠透徹嗎？今天我?guī)Т蠹乙黄饋?lái)看看我眼中的單例，可能會(huì)跟你的認(rèn)識(shí)有所不同。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的小實(shí)例：

//簡(jiǎn)單懶漢式 
public class Singleton { 
   
  //單例實(shí)例變量 
  private static Singleton instance = null; 
   
  //私有化的構(gòu)造方法，保證外部的類不能通過(guò)構(gòu)造器來(lái)實(shí)例化 
  private Singleton() {} 
   
  //獲取單例對(duì)象實(shí)例 
  public static Singleton getInstance() { 
     
    if (instance == null) {  
      instance = new Singleton();  
    } 
     
    System.out.println("我是簡(jiǎn)單懶漢式單例！"); 
    return instance; 
  } 
} 

很容易看出，上面這段代碼在多線程的情況下是不安全的，當(dāng)兩個(gè)線程進(jìn)入if (instance == null)時(shí)，兩個(gè)線程都判斷instance為空，接下來(lái)就會(huì)得到兩個(gè)實(shí)例了。這不是我們想要的單例。

接下來(lái)我們用加鎖的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)互斥，從而保證單例的實(shí)現(xiàn)。

//同步法懶漢式 
public class Singleton { 
   
  //單例實(shí)例變量 
  private static Singleton instance = null; 
   
  //私有化的構(gòu)造方法，保證外部的類不能通過(guò)構(gòu)造器來(lái)實(shí)例化 
  private Singleton() {} 
   
  //獲取單例對(duì)象實(shí)例 
  public static synchronized Singleton getInstance() { 
     
    if (instance == null) {  
      instance = new Singleton();  
    } 
     
    System.out.println("我是同步法懶漢式單例！"); 
    return instance; 
  } 
} 

加上synchronized后確實(shí)保證了線程安全，但是這樣就是最好的方法嗎？很顯然它不是，因?yàn)檫@樣一來(lái)每次調(diào)用getInstance()方法是都會(huì)被加鎖，而我們只需要在第一次調(diào)用getInstance()的時(shí)候加鎖就可以了。這顯然影響了我們程序的性能。我們繼續(xù)尋找更好的方法。

經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，只需要保證instance = new Singleton()是線程互斥就可以保證線程安全，所以就有了下面這個(gè)版本：

//雙重鎖定懶漢式 
public class Singleton { 
   
  //單例實(shí)例變量 
  private static Singleton instance = null; 
   
  //私有化的構(gòu)造方法，保證外部的類不能通過(guò)構(gòu)造器來(lái)實(shí)例化 
  private Singleton() {} 
   
  //獲取單例對(duì)象實(shí)例 
  public static Singleton getInstance() { 
    if (instance == null) {  
      synchronized (Singleton.class) { 
        if (instance == null) {  
          instance = new Singleton();  
        } 
      } 
    } 
    System.out.println("我是雙重鎖定懶漢式單例！"); 
    return instance; 
  } 
} 

這次看起來(lái)既解決了線程安全問(wèn)題，又不至于每次調(diào)用getInstance()都會(huì)加鎖導(dǎo)致降低性能?？雌饋?lái)是一個(gè)完美的解決方案，事實(shí)上是這樣的嗎？

很遺憾，事實(shí)并非我們想的那么完美。java平臺(tái)內(nèi)存模型中有一個(gè)叫“無(wú)序?qū)憽保╫ut-of-order writes）的機(jī)制。正是這個(gè)機(jī)制導(dǎo)致了雙重檢查加鎖方法的失效。這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵在上面代碼上的第5行：instance = new Singleton(); 這行其實(shí)做了兩個(gè)事情：1、調(diào)用構(gòu)造方法，創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)例。2、把這個(gè)實(shí)例賦值給instance這個(gè)實(shí)例變量?？蓡?wèn)題就是，這兩步j(luò)vm是不保證順序的。也就是說(shuō)?？赡茉谡{(diào)用構(gòu)造方法之前，instance已經(jīng)被設(shè)置為非空了。下面我們一起來(lái)分析一下：

假設(shè)有兩個(gè)線程A、B

1、線程A進(jìn)入getInstance()方法。
2、因?yàn)榇藭r(shí)instance為空，所以線程A進(jìn)入synchronized塊。
3、線程A執(zhí)行 instance = new Singleton(); 把實(shí)例變量instance設(shè)置成了非空。（注意，是在調(diào)用構(gòu)造方法之前。）
4、線程A退出，線程B進(jìn)入。
5、線程B檢查instance是否為空，此時(shí)不為空（第三步的時(shí)候被線程A設(shè)置成了非空）。線程B返回instance的引用。（問(wèn)題出現(xiàn)了，這時(shí)instance的引用并不是Singleton的實(shí)例，因?yàn)闆](méi)有調(diào)用構(gòu)造方法。）
6、線程B退出，線程A進(jìn)入。
7、線程A繼續(xù)調(diào)用構(gòu)造方法，完成instance的初始化，再返回。

難道就沒(méi)有一個(gè)好方法了嗎？好的方法肯定是有的，我們繼續(xù)探索！

//解決無(wú)序?qū)憜?wèn)題懶漢式 
public class Singleton { 
   
  //單例實(shí)例變量 
  private static Singleton instance = null; 
   
  //私有化的構(gòu)造方法，保證外部的類不能通過(guò)構(gòu)造器來(lái)實(shí)例化 
  private Singleton() {} 
   
  //獲取單例對(duì)象實(shí)例 
  public static Singleton getInstance() { 
    if (instance == null) {  
      synchronized (Singleton.class) {         //1 
        Singleton temp = instance;        //2 
        if (temp == null) { 
          synchronized (Singleton.class) { //3  
            temp = new Singleton();  //4   
          } 
          instance = temp;         //5    
        } 
      } 
    } 
    System.out.println("我是解決無(wú)序?qū)憫袧h式單例！"); 
    return instance; 
  }   
} 

1、線程A進(jìn)入getInstance()方法。
2、因?yàn)閕nstance是空的 ，所以線程A進(jìn)入位置//1的第一個(gè)synchronized塊。
3、線程A執(zhí)行位置//2的代碼，把instance賦值給本地變量temp。instance為空，所以temp也為空。
4、因?yàn)閠emp為空，所以線程A進(jìn)入位置//3的第二個(gè)synchronized塊。（后來(lái)想想這個(gè)鎖有點(diǎn)多余）
5、線程A執(zhí)行位置//4的代碼，把temp設(shè)置成非空，但還沒(méi)有調(diào)用構(gòu)造方法?。ā盁o(wú)序?qū)憽眴?wèn)題）
6、如果線程A阻塞，線程B進(jìn)入getInstance()方法。
7、因?yàn)閕nstance為空，所以線程B試圖進(jìn)入第一個(gè)synchronized塊。但由于線程A已經(jīng)在里面了。所以無(wú)法進(jìn)入。線程B阻塞。
8、線程A激活，繼續(xù)執(zhí)行位置//4的代碼。調(diào)用構(gòu)造方法。生成實(shí)例。
9、將temp的實(shí)例引用賦值給instance。退出兩個(gè)synchronized塊。返回實(shí)例。
10、線程B激活，進(jìn)入第一個(gè)synchronized塊。
11、線程B執(zhí)行位置//2的代碼，把instance實(shí)例賦值給temp本地變量。
12、線程B判斷本地變量temp不為空，所以跳過(guò)if塊。返回instance實(shí)例。

到此為止，上面的問(wèn)題我們是解決了，但是我們突然發(fā)現(xiàn)為了解決線程安全問(wèn)題，但給人的感覺(jué)就像身上纏了很多毛線.... 亂糟糟的，所以我們要精簡(jiǎn)一下：

//餓漢式 
public class Singleton { 
   
  //單例變量 ,static的，在類加載時(shí)進(jìn)行初始化一次，保證線程安全  
  private static Singleton instance = new Singleton();   
   
  //私有化的構(gòu)造方法，保證外部的類不能通過(guò)構(gòu)造器來(lái)實(shí)例化。    
  private Singleton() {} 
   
  //獲取單例對(duì)象實(shí)例    
  public static Singleton getInstance() { 
    System.out.println("我是餓漢式單例！"); 
    return instance; 
  } 
} 

看到上面的代碼，瞬間覺(jué)得這個(gè)世界清靜了。不過(guò)這種方式采用的是餓漢式的方法，就是預(yù)先聲明Singleton對(duì)象，這樣帶來(lái)的一個(gè)缺點(diǎn)就是：如果構(gòu)造的單例很大，構(gòu)造完又遲遲不使用，會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)。

到底有沒(méi)有完美的方法呢？繼續(xù)看：

//內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)懶漢式 
public class Singleton { 
   
  private static class SingletonHolder{ 
    //單例變量  
    private static Singleton instance = new Singleton(); 
  } 
   
  //私有化的構(gòu)造方法，保證外部的類不能通過(guò)構(gòu)造器來(lái)實(shí)例化。 
  private Singleton() { 
     
  } 
   
  //獲取單例對(duì)象實(shí)例 
  public static Singleton getInstance() { 
    System.out.println("我是內(nèi)部類單例！"); 
    return SingletonHolder.instance; 
  } 
} 

懶漢式（避免上面的資源浪費(fèi)）、線程安全、代碼簡(jiǎn)單。因?yàn)閖ava機(jī)制規(guī)定，內(nèi)部類SingletonHolder只有在getInstance()方法第一次調(diào)用的時(shí)候才會(huì)被加載（實(shí)現(xiàn)了lazy），而且其加載過(guò)程是線程安全的（實(shí)現(xiàn)線程安全）。內(nèi)部類加載的時(shí)候?qū)嵗淮蝘nstance。

簡(jiǎn)單說(shuō)一下上面提到的無(wú)序?qū)?，這是jvm的特性，比如聲明兩個(gè)變量，String a; String b; jvm可能先加載a也可能先加載b。同理，instance = new Singleton();可能在調(diào)用Singleton的構(gòu)造函數(shù)之前就把instance置成了非空。這是很多人會(huì)有疑問(wèn)，說(shuō)還沒(méi)有實(shí)例化出Singleton的一個(gè)對(duì)象，那么instance怎么就變成非空了呢？它的值現(xiàn)在是什么呢？想了解這個(gè)問(wèn)題就要明白instance = new Singleton();這句話是怎么執(zhí)行的，下面用一段偽代碼向大家解釋一下：

mem = allocate();       //為Singleton對(duì)象分配內(nèi)存。 
instance = mem;        //注意現(xiàn)在instance是非空的，但是還沒(méi)有被初始化。 
 
ctorSingleton(instance);  //調(diào)用Singleton的構(gòu)造函數(shù)，傳遞instance. 

由此可見(jiàn)當(dāng)一個(gè)線程執(zhí)行到instance = mem; 時(shí)instance已為非空，如果此時(shí)另一個(gè)線程進(jìn)入程序判斷instance為非空，那么直接就跳轉(zhuǎn)到return instance;而此時(shí)Singleton的構(gòu)造方法還未調(diào)用instance，現(xiàn)在的值為allocate();返回的內(nèi)存對(duì)象。所以第二個(gè)線程得到的不是Singleton的一個(gè)對(duì)象，而是一個(gè)內(nèi)存對(duì)象。

以上就是就是我對(duì)單例模式的一點(diǎn)小小的思考跟理解，熱烈歡迎各位大神前來(lái)指導(dǎo)批評(píng)。