JAVA三种实现单例模式方法（二）：使用静态内部类实现单例设计模式

本文探讨了使用静态内部类实现Java单例模式的原理，这种实现方式结合了延迟加载和线程安全。当内部类的静态域被引用时，内部类及其单例对象才被加载，确保了线程安全且避免了不必要的资源消耗。

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静态代码块和静态内部类的加载顺序：当调用外部类的构造函数是，外部类的静态代码块同时被加载，但是其内部类不会同时被加载；当且仅当内部类的静态域或其构造方法或其静态方法被调用时，内部内才被加载。

因此，通过内部内实现单例，就能实现延迟加载。

这个解决方案被称为Lazy initialization holder class 模式，这个模式综合使用了java的类级内部类和多线程缺省同步锁的知识，，很巧妙的同时实现了延迟加载和线程安全。

1 相应的基础知识
（1）什么是类级内部类？
简单点说，类级内部类指的是，有static修饰的成员内部类。如果没有static修饰的成员式内部类被称为对象级内部类。
（2）类级内部类相当于其外部类的static成分，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可以直接创建。而对象级内部类的实例，是绑定在外部对象实例中的。
（3）类级内部类中，可以定义静态的方法。在静态方法中只能引用外部类中的静态成员方法或变量。
（4）类级内部类相当于其外部类的成员，只有在第一次被使用的时候才会被装载。

多线程缺省同步锁的知识：
大家都知道，在多线程开发中，为了解决并发问题，主要是通过使用synchronized来加互斥锁进行同步控制，但是在某些情况下，JVM已经隐含的为您执行了同步，这些情况下就不用自己再来进行同步控制了。这些情况包括：
（1）由静态初始化器（在静态字段上或static{}块中的初始化器）初始化数据时；
（2）访问final字段时；
（3）在创建线程之前创建对象时；
（4）线程可以看见它将要处理的对象时。

2 解决方案的思路
（1）要想很简单的实现线程安全，可以采用静态初始化器的方式，它可以由JVM来保证线程的安全性。比如饿汉式实现方式。但是这样一来，不是会浪费一定的空间吗？因为这种实现方式，会在类装载的时候就初始化对象，不管你需不需要。
（2）如果现在有一种方法能够让类装载的时候不去初始化对象，那不就解决问题了？一种可行的方式就是采用类级内部类，在这个类级内部类里面去创建对象实例。这样一来，只要不使用到这个类级内部类，那就不会创建对象实例，从而同步实现延迟加载和线程安全。

//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化   
public class Singleton1 {  
    private Singleton1() {}  
    private static final Singleton1 single = new Singleton1();  
    //静态工厂方法   
    public static Singleton1 getInstance() {  
        return single;  
    }  
}

3.补充说明下他是如何体现懒加载的（Lazy initialization）：
因为内部静态类是要在有引用了以后才会装载到内存的。所以在你第一次调用getInstance()之前，SingletonHolder是没有被装载进来的，只有在你第一次调用了getInstance()之后，里面涉及到了return SingletonHolder.instance; 产生了对SingletonHolder的引用，内部静态类的实例才会真正装载。这也就是懒加载的意思。

关于 “JVM来保证线程的安全性” 这句话的意思：
利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程，所以也是线程安全的，同时没有性能损耗。

摘录：http://blog.sina.com.cn/s/blog_6d2890600101gb8x.html，对静态内部类的解释

package instance.innerClass;
public class InstanceInnerClass {
        private String str;
	private Long currentTime;
	
	private static class InnerClass {
		private static final InstanceInnerClass instance = new InstanceInnerClass();
	}
	
	public static InstanceInnerClass getInstance() {
		return InnerClass.instance;
	}
	
	private InstanceInnerClass() {
		initProperties();
	}
	
	private void initProperties() {
		this.str = "hello world!";
		this.currentTime = System.currentTimeMillis();
	}
	
	public void print() {
		System.out.println("time:" + currentTime + " >>> " + str );
	}

	public static void main (String[] args) {
		for (int i = 0; i < 3; i++) {
			new Thread( new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					InstanceInnerClass instance = InstanceInnerClass.getInstance();
					System.out.println("hashCode:" + instance.hashCode());
					instance.print();
				}
			}).start();
		}
	}
}

其他：

使用静态内部类实现单例设计模式：http://www.cnblogs.com/zeng1994/p/7397637.html

朝花夕拾——Java静态内部类加载：https://blog.youkuaiyun.com/zhang_yanye/article/details/50344447

内部类加载顺序及静态内部类单例模式：https://blog.youkuaiyun.com/zmx729618/article/details/69227762