＜多线程章节八＞ 单例模式中的饿汉模式与懒汉模式的讲解，以及懒汉模式中容易引起的Bug

专栏导读

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JavaSE 多线程 数据结构

单例模式是一种经典的设计模式了，它的作用就是保证在有些场景下， 需要一个类只能有一个对象，而不能有多个对象，比如像你以后娶媳妇，你娶媳妇肯定是只能娶一个，而不能娶两个；

但是，问题来了，一个类只需要一个对象，那在new对象的时候只new一次对象不就可以了么，为什么还要弄个这么麻烦的东西呢？

因为啊，只new一次对象确实是只有一个，但是呢，如果你在写代码的过程中忘了呢，然后又new了一次，这种概率是很大的，毕竟，人是最不靠谱的动物，就像是有一句话说的好：宁可相信世界上有鬼，也不要相信男人的那张嘴，所以的，为了防止这种失误发生，就有了单例模式，在Java中也有许多类似的机制，比如final，就会保证修饰的变量肯定是不能改变的；@override，保证你这方法肯定是一个重写方法；**interface，**保证肯定要重写接口里面的方法；这些都是在语法方面进行了一些限制，但是，在语法方面，对于单例并没有特定的语法，所以，这里就通过编程技巧来达到类似的限制效果；

单例模式的两种实现方式：

饿汉模式

1.在类中实例化类的对象，给外界提供一个方法来使用这个对象;

2.将构造方法用private修饰，保证在类外不能再实例化这个类对象

public class SingleTon {

    //在类的内部实例化对象
    public static SingleTon instance = new SingleTon();
    //定义一个方法，用来获取这个对象
    //后序如果类外的代码想要使用对象时，直接调用这个方法即可
    public static SingleTon getInstance() {
        return instance;
    }
    //设置一个私有的构造方法，保证在这个类外无法实例化这个对象
    private SingleTon(){

    }
}

可以看到，这里的对象被static修饰，所以在类被加载的时候创建，创建的时机就比较早，并且被static修饰的对象只会被创建一次，所以这种在类加载时就创建实例的模式称为饿汉模式

懒汉模式

懒汉模式单线程版：

这样的写法与上面的相同点就是：同样在类外不能再第二次实例化对象，不同点是：将创建对象的时机放在getInstance方法中，这样在类加载的时候就不会创造实例，而是当第一次调用这个方法时才会去创建；

public class SingleTon {
    public static SingleTon instance = null;
    //定义一个方法，用来获取这个对象
    //后序如果类外的代码想要使用对象时，直接调用这个方法即可
    public static SingleTon getInstance() {
        //懒汉模式
        if(instance == null) {
            instance = new SingleTon();
        }
        return instance;
    }
    //设置一个私有的构造方法，保证在这个类外无法实例化这个对象
    private SingleTon(){
        
    }
}

懒汉模式多线程版

在线程安全方面，上面的饿汉模式是线程安全的，而懒汉模式在多线程下是不安全的；

因为，如果多个线程同时访问一个变量，那么不会出现不安全问题，如果多个线程同时修改一个变量，就有可能出现不安全问题；

饿汉模式下，只进行了访问，没有涉及到修改

懒汉模式下，不仅进行了访问，还涉及了修改，那么下面就讲解以下懒汉模式在多线程下如何会产生不安全

既然出现了不安全问题，那么如何将懒汉模式修改成安全的呢？

方法：进行加锁，使线程安全

但是，如果锁加在这个地方，仍然是不安全的，因为，这样还是会进行穿插执行，并没有保证它是一个整体(f非原子性)

并不是加了锁就安全，只有锁加对了才会安全，在加锁的时候要保证以下几方面：

1.锁的 {} 的范围是合理的，能够把需要作为整体的每个部分都包括进去；

2.锁的对象能够起到锁竞争的效果；

懒汉模式多线程版改进：

将if语句和new都放在锁里面称为一个整体，这样就避免了会穿插执行；

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

但是上述代码还有一个问题，每当调用getInstance时，都会尝试去进行加锁，而加锁是一个开销很大的操作，而这里的懒汉模式之所以会出现线程不安全问题，是因为只是在在第一次调用getInstance方法进行new对象时，可能会出现问题，但是，只要new完对象以后，就不用再进行锁竞争再去进行if判断了，直接访问就可以了，所以再次进行优化：

    public static SingleTon getInstance() {
        //在最外面在进行一次判断
        if(instance == null) {
            synchronized (SingleTon.class) {

                if(instance == null) {
                    instance = new SingleTon();
                }

            }
        }
        return instance;
    }

在第一次实例化对象后，以后再调用个getInstance方法时，就不会再创建对象，而且也不会再去获取锁，因为，第一个if判断语句都不会进去，所以不会执行到加锁的语句；

上面的单例模式看着好像是完全没问题了，但是，还是有一个问题，就是可能会触发指令重排序问题，所以就需要使用volatile解决指令重排序问题：

volatile防止指令重排序

指令重排序：编译器会保证在你代码逻辑不变的情况下，对代码进行优化，使代码的性能得到提高，这样的操作称为指令重排序；

举个例子：

在代码中，在实例化对象这一步可能会出现指令重排序问题，下面就来讲解一下为什么

对于上述的指令重排序问题，解决方案就是：使用volatile关键字修饰singleTon

**线程安全的单例模式(懒汉模式)**

public class SingleTon {
    //使用volatile关键字修饰，防止指令重排序
    public static volatile SingleTon singleTon = null;
    public static SingleTon getSingleTon() {
        if(singleTon == null) {
            synchronized (SingleTon.class) {
                if(singleTon == null) {
                    singleTon = new SingleTon();
                }
            }
        }
        return singleTon;
    }
    private SingleTon() {

    };

}

这里再次提醒，使用单例模式要注意三个要点：

• 加锁
• 两层if判断
• 使用volatile修饰引用，防止指令重排序