设计模式——单例模式

单例模式，简言之，一个类只有一个实例

懒汉（线程不安全）

存在线程安全问题，多线程并发调用 getInstance 可能会创建多个实例。

class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {

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

懒汉（线程安全，synchronized）

任何时候只能有一个线程调用 getInstance 方法，效率低。事实上，只有在第一次创建实例对象时才需要同步操作。

class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {

    }

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

懒汉（线程安全，双重检测+synchronized+volatile）

class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;

    private Singleton() {

    }

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

• 为啥用 synchronized？避免多线程并发同时判断 instance 是 null 而创建多个实例的情况发生（如线程 A 判断 instance 是 null，此时 CPU 时间片切换，线程 B 又判断 instance 是 null，两个线程就创建了两个不同的实例）
• 为啥有外层判断 if(instance == null) {？只有第一次创建实例时才需要同步，之后调用 getInstance 无需同步，直接返回创建好的 instance 即可，这避免每次调用 getInstance 都要进行同步（效率太低）
• 为啥有内层判断 if(instance == null) {？避免创建多个实例（如线程 A 判断 instance 是 null，此时 CPU 时间片切换，线程 B 又判断 instance 是 null，线程 B 进入同步代码块创建实例，之后 CPU 时间片切换到线程 A，线程 A 再次创建新实例）
• instance 为啥用 volatile 修饰？代码 instance = new Singleton(); 有三个操作，1）开票内存空间；2）对象构造初始化；3）instance 由 null 改为对应内存地址。上述三个操作的顺序可能是 1-2-3 或 1-3-2，如果没有 volatile 且顺序是 1-3-2，就有可能执行完 1-3 后，CPU 时间片切换到另一个线程，另一个线程拿到的就是没有完成初始化的 instance，使用时出错！ volatile 保证了上述三个操作执行完才能对 instance 进行读操作，原理是在赋值操作后面插入一个内存屏障（生成的汇编代码上），读操作不会被重排序到内存屏障之前（happens-before 原则，对于一个 volatile 变量的写操作都发生于后序对这个变量的读操作之前）。JDK 1.5 之后才保证 volatile 能够进行禁止指令重排序

饿汉（线程安全，优）

如果实例的创建依赖参数或者配置文件，在 getInstance 之前必须调用某个方法设置参数，这种写法就不适用了

class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {

    }

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

静态内部类（线程安全，优）

JVM 本身机制保证了线程安全；懒汉式的；不需要同步，没有性能缺陷；也不依赖 JDK 版本。

class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

枚举（线程安全，优）

创建枚举默认是线程安全的，而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象（反序列化漏洞，攻击者自行构造二进制流反序列化成特定对象，如改变 HTTP 请求参数）

enum Singleton {
    INSTANCE
}