单例模式的几种实现方式

先看一下传统的double-check模式，代码如下：

public class Singleton {

    private static volatile Singleton instance = null;
    private Singleton() {}

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

读《Java 多线程编程实战指南》一书，我们知道，在 instance = new Singleton()这一步的代码，并不是一个原子操作，它往往被分解为以下三个独立的子操作：

objRef = allocate(Singleton.class) //1、分配对象所需要的存储空间
invokeConstructor(objRef) //2、初始化objRef所引用的对象
instance = objRef //3、将引用写入instance变量

临界区内的操作在临界区内部是可以被重排序的，那么，JIT编译器是可能将上述操作的第2步和第3步重排序，即在初始化这个对象之前将对象的引用写入instance变量中。而double-check的第一次检查，读取instance变量并没有加锁，导致另一个线程可能看到一个未初始化（或者说未初始化完毕）的实例，变量instance的值不为空，但是instance引用的对象中的某些其他实例变量的值并不是构造器中设置的初始值，而是一些默认值；因此该线程返回的instance变量所引用的实例是一个未初始化完毕的，导致出错。即代码读取到instance不为null时，instance引用的对象有可能还没有完成初始化。

所以我们在instance变量前加了volatile修饰符，在这里，volatile保证了可见性和有序性：

可见性：一个线程通过执行instance = new Singleton()方法修改了instance变量的值，其他线程能够读取到这个值。
有序性：volatile禁止了 volatile变量写操作与该操作之前任何的读写操作进行重排序，因此禁止了JIT编译器以及处理器在上面的重排序，这保证了另一个线程读取到的instance变量引用的实例已经初始化完毕。

　　上面我们使用volatile的方式来保证线程安全，这是因为禁止了重排序，下面这种方案换了一个思路：允许2和3重排序，但不允许其他线程“看到”这个重排序。

　　JVM在类的初始化阶段(即在Class被加载后，且被线程使用之前)，会执行类的初始化。在执行类的初始化期间，JVM会去获取一个锁，这个锁可以同步多个线程对同一个类的初始化。

　　使用静态内部类的方式会比较简单，代码如下

public class Singleton {

    private Singleton() {}

    private static class InstanceHolder {
        final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return InstanceHolder.INSTANCE;
    }
}

这是因为类的静态变量只会创建一次，调用getInstance()方法时，JVM会初始化这个方法所访问的静态内部类，这使得 InstanceHolder的静态变量INSTANCE会被初始化（这个静态变量应该一直存储在方法区中），会被多个线程共享。

attention::静态内部类不会在Singleton类加载的时候就加载，而是在调用getInstance()方法的时候才会加载。

当然，上面这种通过静态内部类的方式不严格正确，可以通过反射的方式设置constructor的访问属性为true，并构造多个实例对象。也可以通过反序列化方式来构造出不同的对象。具体方法参考这篇文章如何通过反射和反序列化攻击单例模式

下面我们来看目前最佳的也是最简洁的实现单例模式的方法：

public enum SingletonEnum {

    INSTANCE;

    SingletonEnum() {
    }

    public void doSomething() {
        
    }
}

直接通过SingletonEnum.INSTANCE即可访问这个instance对象。