Day2 单例设计模式

要点：

1. 单例类构造函数是private的；
2. 区分类加载时创建单例，还是实际使用时（延迟分配）；
3. 可以加锁，但要考虑效率，判null可以只在单例为null时存在锁，其他时候无锁获取单例；
4. 反序列化可能弄出多个单例，目前枚举类型避免了该问题，其实质是自己要重写readObject或readResolve（在readObject之后调用，都是用来覆盖默认反序列化方法的）方法。
5. 反射也能打破单例。避免方法：修改构造函数，设置一个标记，使new只能执行一次。第二次就抛异常。

一、饿汉模式

要点：静态实例声明时初始化；
优点：简单；
缺点：实例在类加载时创建，而不是使用时。

public class EagerInstance {

  private EagerInstance() {}

  private static EagerInstance instance = new EagerInstance();

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

二、延迟分配 + 同步方法

要点：获取单例的方法加上synchronized关键字；
优点：简单；
缺点：每次获取单例需要竞争锁。

三、延迟分配 + 双检查锁

要点：
实例声明时，一定要加上volatile，否则其他线程可能访问到未初始化的单例对象；
获取单例的方法中，实例是否为空要检查两次，第二次在synchronized中；
synchronized对当前类加锁，而不是实例对象；

instanceRef优化：除了第一次需要初始化外，其他情况下都不需要初始化。考虑已初始化时，在使用instanceRef之前，instance需要读两次（一次判断是否为null、一次return），使用instanceRef后，instance只需要读一次。据说使该方法有25%的提升。
可参考： https://en.wikipedia.org/wiki/Double-checked_locking

优点：延迟分配，同时避免每次加锁；
缺点：
复杂；
volatile在1.5后才增强了语义，避免了本例中new重排；即1.5前，该方法是不可靠的。

public class DoubleCheckedLocking {
  
  private DoubleCheckedLocking(){
  }

  private static volatile DoubleCheckedLocking instance = null;

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

四、利用类初始化锁

要点：
类初始化时（即类加载并生成class对象时），会加锁，是线程安全的；
利用内部静态类；
优点：延迟分配 + 不需要手动加锁；
缺点：复杂，多了个静态内部类；
补充：可以利用类初始化锁，构造一个死锁的例子，见后面的代码

public class InstanceHolder {

  private InstanceHolder() {
  }

  private static class Holder {
    public static InstanceHolder instance = new InstanceHolder();
  }

  public static InstanceHolder getInstance() {
    return Holder.instance;
  }
}

死锁：

public class DeadLock {
  static volatile boolean flag = false;
  static {
    new Thread(() -> {
      flag = true;
    }).start();

    while(!flag);
  }
}

五、枚举单例

要点：
枚举量其实是public static 修饰的，会在类加载时的static{ }语句中完成初始化；
枚举的构造函数时private的；
重写了readObject（直接抛异常：InvalidObjectException("can't deserialize enum")）。

enum Singleton {
  INSTANCE;
  private Instance instance;
  Singleton () {
    instance = new Instance();
  }
  public Instance getInstance() {
    return instance;
  }
}

public class EnumTest {

  public static void main(String[] args) {
    // 单例，序列化安全
    Singleton.INSTANCE.getInstance();
  }
}

六、反序列化 + 反射安全

要点：
修改构造函数，置一个状态量，如果已初始化，则抛异常；
重写readResolve方法。
真的安全吗？
通过反射还是可以设置flag，从而产生多个实例。
也就是说反射下，没有绝对的单例了。
究其原因：你都把class文件给别人了，别人想怎么搞都行。

class SafeSingle implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private static boolean flag = false;  
    private SafeSingle(){
        synchronized (SafeSingle.class) {
            if (!flag) {
                flag = true;
            } else {
                throw new RuntimeException("单例模式被侵犯！");
            }
        }
    }

    private static volatile SafeSingle single;

    public static SafeSingle getInstance(){
        SafeSingle singleRef = single;
        if ( singleRef == null ) {
            synchronized (SafeSingle.class) {
                if ( single == null ) {
                    single = singleRef = new SafeSingle();
                }
            }
        }
        return singleRef;
    }

    private Object readResolve() {
        return single;
    }
}