设计模式 - 单例模式（一）理论

单例模式

作用：在全局范围内只创建该类的一个对象实例。

使用场景：

        1、spring大多数对象都是单例存在的。一般被spring管理的bean，都是业务对象，不是数据对象。
        2、数据源等信息

单例的实现方式分为两种：
           饿汉式：面试不会问这种方式，因为该种方式线程是安全的。
           懒汉式（也叫延迟加载）：面试重灾区，因为该种方式去实现单例，会存在线程安全问题。需要小心处理。

饿汉式和懒汉式的区别:
            1.饿汉式会造成资源浪费，懒汉式不会。
            2.懒汉式会存在线程安全，饿汉式不会。

单例的实现步骤：
            1.构造私有
            2.私有静态成员变量（如果声明静态成员变量时就进行初始化，则是饿汉式，否则是懒汉式）
            3.公开静态成员方法，获取静态成员变量

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单例解释知识

• 类的加载时机（类加载）（类1）

            1.new Student
            2.访问类的静态成员时

• JVM的安全机制：（类1）

            当一个类被JVM加载的时候，该类的加载过程是线程安全的，也就是说，相当于JVM对该过程加锁了。

• 线程执行

        单CPU的情况，线程在执行时，宏观上是并行的，其实微观上是串行的，线程是通过分配CPU的时间片去执行的。
        一个线程的执行需要被CPU分配好几次时间片才能执行完成。

• 理解一个对象在内存中的创建过程：Student student = new Student();    

            1.new 会触发类加载机制（已经被加载过的类不需要再次加载）
            2.分配堆内存空间（相当于已经有内存地址）
            3.将对象进行初始化（将成员变量初始化为0）
            4.将对象引用地址赋值给栈空间中的变量

• 底层字节码的执行过程（有序性）

        JVM的JIT即时编译器会对代码的执行过程进行优化，包含代码的执行顺序。
        也就是说以上对象的创建过程，可能被JIT即时编译器优化为1-2-4-3（指令重排序）。

• 并发编程的三个特性：

       原子性、有序性、可见性

      原子性

            主要针对的不是高级语言的原子性，而是字节码或者机器码的原子性操作。
            new Student();//也不是原子性操作
            i++;//不是原子性操作
                1.先从局部变量表中获取i的值
                2.将i的值加入到操作栈中
                3.将操作栈中的i进行自加
                4.将自加的i值放入操作栈
                5.将操作栈的栈顶元素取出并放入局部变量表
                
            如何保证原子性呢？
                使用锁机制（synchronized和lock锁）

有序性
            int x ;//1
            boolean y;//2            
            x = 10;//3
            y = false;//4            
            当x和y之间没有依赖性（happened-before原则），x和y的执行可以进行指令重排序（字节码指令）；
        
            int x= 10;
            int y = x +2;            
            以上的代码不能进行指令重排序，因为y的值依赖于x，所以先要执行x这行代码
           如何保证有序性呢？
            volatile关键字的第一个作用：就是禁止被它修饰的变量相关操作进行指令重排序。

可见性