单例设计模式

单例设计模式是各种设计模式中最简单的，但是实际编码过程中使用最多的模式；面试中也经常被问到。我们来review一下单例设计模式

饿汉模式

public class Apple {
    private static Apple instance = new Apple();

    private Apple(){}

    public static Apple getInstance(){
        return instance;
    }
}

饿汉模式会在类加载的时候就初始化实例，而非使用时

懒汉模式

public class Apple {
    private static Apple instance = null;

    private Apple(){}

    public static Apple getInstance(){
        if(instance==null){
            instance = new Apple();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉模式下，实例会在使用时再去初始化；但是这种懒汉模式有线程安全问题，多线程情况下可能被创建多个实例。

线程安全的懒汉模式

public class Apple {
    private static Apple instance = null;

    private Apple(){}

    public static synchronized Apple getInstance(){
        if(instance==null){
            instance = new Apple();
        }
        return instance;
    }
}

上面的带锁的懒汉模式解决了线程安全的问题，但是效率不高，每次只允许一个线程获取实例。

双重校验的懒汉模式

public class Apple {
    private static Apple instance = null;

    private Apple(){}

    public static Apple getInstance(){
        if(instance==null){			//第1次检查
            synchronized (Apple.class){
                if(instance==null)	//第2次检查
                    instance = new Apple();
            }
        }
        return instance;
    }
}

第1次检查在synchronized外面，然后同步锁住代码块；第2次检查是为了防止在初始实例化的时候，线程B在同步块等待，线程A已经进入同步块并初始化了实例，等A退出同步块，线程B进入同步块不需要在初始实例。

上述双重校验还是有问题，原因是new Apple()并不是原子操作，实际上是分成3个步骤。

1. 给 instance 分配内存
2. 调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量
3. 将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）

由于这三个步骤可能按照1-3-2来执行，当3执行完了instance就非null了，这时线程B执行getInstance就会获得对象并使用就会报错。具体的解释参考左耳朵耗子的博文

双重校验版本2

public class Apple {
    private static volatile Apple instance = null;

    private Apple(){}

    public static Apple getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized (Apple.class){
                if(instance==null)
                    instance = new Apple();
            }
        }
        return instance;
    }
}

使用volatile主要目的是禁止指令重排序，让new Apple()按照1-2-3的步骤执行。这样就能防止上述双重校验版本1的问题

静态内部类方法

public class Apple {

private Apple(){}

public static  Apple getInstance(){
    return AppleHolder.instance;
}
public static class AppleHolder{
    private static Apple instance = new Apple();
}

}
静态内部类的方法，是JVM机制保证线程安全；当多个线程同时getInstance时，AppleHolder类的加载是JVM加载的，不会有线程问题；又是懒汉模式在需要时初始化。

总结

单例设计模式，有4中方式：饱汉式、懒汉式、双重校验方式、静态内部类方式。其中双重校验方式还有优化版本，在实际变成开发中推荐使用静态内部类的方式。