剑指offer——面试题2：实现Singleton模式

1. 懒汉式：

public class Singleton {
    //1. 本类内部创建对象实例
    private static Singleton instance = null;

    //2. 构造方法私有化，不允许外部new
    private Singleton(){}

    //3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉式单例模式在调用时先判断实例是否存在，如果存在就直接使用，如果不存在就创建一个实例。（以时间换空间）
不加同步的懒汉式是线程不安全的，因为可能同时两个线程都判断到对象不存在，然后都new一个对象。
因此，需要使用双重检查加锁的方法。
一个线程想要访问对象，必须先获取到对象的监视器（monitor），synchronized最大的特征就是在同一时刻只有一个线程能够获得对象的监视器。
用volatile修饰对象实例用来限制指令重排序。Java类初始化过程是非原子操作，会经历三个阶段：
（1）分配内存给这个对象
（2）初始化对象
（3）将引用指向刚分配的内存空间
其中（2）和（3）可能会指令重排序，也就是说执行顺序可能是123也可能是132。所以如果执行顺序是132，那么当线程执行完3，此时对象已经不为空，但是并没有初始化。此时另一个线程抢占了CPU，那么执行getInstance()方法时就会直接返回instance（非 null 但却没有初始化），后续使用就会出错了。

public class Singleton {
    //1. 本类内部创建对象实例，加volatile禁止指令重排序
    private static volatile Singleton instance = null;

    //2. 构造方法私有化，不允许外部new
    private Singleton(){}

    //3. 提供一个公有的静态同步方法，返回实例对象
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        //4.第一次判空检查，主要是为了效率，当instance为null的时候，才进入synchronized代码段
        if (instance == null) {    
            //5. new之前加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                //6. 第二次判空检查，主要是为了防止可能出现多个实例
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

2. 饿汉式：

public class Singleton {
    //1. 创建实例
    private static Singleton instance = new Singleton();

    //2. 构造方法私有化，不允许外部new 
    private Singleton() {}

    //3. 提供一个公有的静态同步方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }
}

饿汉式在类加载的时候就会创建实例，在调用时不需要再判断了。（以空间换时间）

3. 使用静态内部类实现单例模式：

public class Singleton {
    //1. 静态内部类，只会在虚拟机装载类的时候初始化一次
    private static class SingletonHolder {
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }

    //2. 构造方法私有化，不允许外部new
    private Singleton(){}

    //3. 提供一个公有的静态同步方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

当getInstance方法第一次被调用的时候，它会返回SingletonHolder.instance，导致SingletonHolder类得到初始化；而这个类在装载并被初始化的时候，会初始化它的静态域，从而创建Singleton的实例，由于是静态的域，因此只会在虚拟机装载类的时候初始化一次，并由虚拟机来保证它的线程安全性。

参考&鸣谢：

-《java 单例模式的几种实现方式》
　 https://blog.csdn.net/fd2025/article/details/79711198
-《单例模式中的懒汉式以及线程安全性问题》
　 https://www.cnblogs.com/sunnyDream/p/8011186.html