何為單例模式？單例模式即一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例并且該類有提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)。我們常常希望某個(gè)對(duì)象實(shí)例只有一個(gè)，不想要頻繁地創(chuàng)建和銷毀對(duì)象，浪費(fèi)系統(tǒng)資源，這時(shí)候我們就要使用單例模式來獲取類的實(shí)例。那怎么才能保證一個(gè)類是單例的呢？

我們可以先讓一個(gè)類的構(gòu)造方法給私有化，這樣外部就不能通過new來創(chuàng)建類的對(duì)象，然后使用靜態(tài)變量instance將實(shí)例保存起來，當(dāng)需要使用該類的實(shí)例時(shí)只要調(diào)用getInatance()方法就可以得到該類的實(shí)例了。代碼如下：

class SingleObject{
    private static SingleObject instance;

    private SingleObject(){
        
    }

    public static SingleObject getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new SingleObject();
            return instance;
        }
    }
}

但這樣就足夠了嗎？如果只有單個(gè)線程運(yùn)行程序的情況下，確實(shí)只會(huì)返回一個(gè)實(shí)例，但如果在多線程情況下，還是可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例，為什么？

舉個(gè)例子，如果線程a在執(zhí)行完getInstance方法里的if(instance == null)這句代碼后就因?yàn)闀r(shí)間片用完變成阻塞狀態(tài)，然后線程b執(zhí)行g(shù)etInstance方法時(shí)，此時(shí)instance實(shí)例還沒有被new出來，所以線程b就執(zhí)行if代碼塊里的代碼創(chuàng)建了一個(gè)SingleObject對(duì)象，并賦值給instance，然后結(jié)束。線程a被喚醒后，繼續(xù)執(zhí)行之前的代碼，也就是if代碼塊里的代碼，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生SingleObject類的多個(gè)實(shí)例。

為了解決多線程情況下可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例的問題，我們可以使用synchronized關(guān)鍵字來給產(chǎn)生instance實(shí)例的代碼塊“加鎖”解決這個(gè)問題：

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

通過synchronized關(guān)鍵字給創(chuàng)建實(shí)例的代碼塊“加鎖”，同一時(shí)刻下，只有一個(gè)線程能夠執(zhí)行這個(gè)代碼塊里的代碼，先執(zhí)行這個(gè)代碼塊的線程發(fā)現(xiàn)沒有instance實(shí)例后會(huì)創(chuàng)建instance實(shí)例，后面執(zhí)行的線程會(huì)因?yàn)樵搶?shí)例已經(jīng)存在而不會(huì)再去創(chuàng)建instance實(shí)例。

不過這并不是完美的解決方案，只要是鎖，必然有性能損耗問題。而且對(duì)于上面的代碼，其實(shí)我們只需要在線程第一次訪問時(shí)加鎖即可，之后并不需要鎖，鎖給我們帶來了系統(tǒng)資源浪費(fèi)。所以我們可以試著優(yōu)化一下，如下面代碼：

public class SingleObject {

    private static SingleObject instance;

    private SingleObject(){

    }

    public static SingleObject getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (instance){
                if(instance == null){
                    instance = new SingleObject();
                    return instance;
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

我們可以在同步代碼塊外再加一個(gè)判斷對(duì)象實(shí)例是否存的if語句，這樣大部分線程執(zhí)行完第一個(gè)if判斷后就不用進(jìn)入同步代碼塊中，而是直接獲得instance對(duì)象，避免了加鎖解鎖的資源消耗。

經(jīng)過我們使用雙重判斷的優(yōu)化，看似已經(jīng)完美解決了多線程情況下出現(xiàn)多個(gè)實(shí)例的問題，其實(shí)還留有一個(gè)隱患，這個(gè)隱患在第二個(gè)if判斷的代碼塊里的instance = new SingleObject()這一句代碼上，這句代碼在JVM中不是一個(gè)原子操作，而是先有一條字節(jié)碼指令來調(diào)用SingleObject對(duì)象的構(gòu)造方法，然后下一條字節(jié)碼指令將SingleObject對(duì)象的地址賦值給instance引用，但由于JVM的指令重排序優(yōu)化，這兩條指令的執(zhí)行順序會(huì)發(fā)生顛倒，即先將SingleObject對(duì)象的地址賦值給instance引用，再調(diào)用SingleObject對(duì)象的構(gòu)造方法，這樣會(huì)出現(xiàn)的情況就是，第一個(gè)線程在執(zhí)行將SingleObject對(duì)象的地址賦值給instance引用賦值這條指令后，由于cpu時(shí)間片用完，而沒有調(diào)用SingleObject對(duì)象的構(gòu)造方法后就阻塞，接著第二個(gè)線程在執(zhí)行第一個(gè)if判斷時(shí)，此時(shí)的instance已經(jīng)有值，直接return instance，但是此時(shí)的instance引用指向的對(duì)象并沒有調(diào)用構(gòu)造方法，所以是個(gè)空對(duì)象，這樣就出現(xiàn)了問題。

那該如何解決這個(gè)問題呢，我們可以使用volatile關(guān)鍵字來修飾instance變量，代碼如下：

public class SingleObject {

    private static volatile SingleObject instance;

    private SingleObject(){

    }

    public static SingleObject getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (instance){
                if(instance == null){
                    instance = new SingleObject();
                    return instance;
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

volatile關(guān)鍵字可以禁用被修飾變量的讀寫操作指令的重排序，所以instance = new SingleObject()這一句代碼將會(huì)按照先調(diào)用構(gòu)造方法、再賦值引用的順序執(zhí)行，這樣的話，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)時(shí)，第二個(gè)線程在第一個(gè)if判斷時(shí)會(huì)因?yàn)?strong>instance的值為空而進(jìn)入第一個(gè)if代碼塊中，但if代碼塊中的代碼被synchronized給鎖住，而此時(shí)鎖又被第一個(gè)線程擁有，所以第二個(gè)線程會(huì)進(jìn)入鎖對(duì)象的等待隊(duì)列中等待。而當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線程再次獲得時(shí)間片時(shí)，它會(huì)繼續(xù)實(shí)例化SingleObject對(duì)象并賦值給instance引用，然后結(jié)束并釋放鎖。而第二個(gè)線程被喚醒后拿到鎖執(zhí)行第二個(gè)if判斷，因?yàn)閕nstance已經(jīng)有值，所以直接結(jié)束并釋放鎖。這樣就完美地解決了多線程模式下可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例的問題。

上面創(chuàng)建單例對(duì)象的方式都是在 getInstance() 方法中創(chuàng)建實(shí)例，也就是說在要調(diào)用的時(shí)候才創(chuàng)建實(shí)例，這種方式被稱為 “ 懶漢式 ” 我們也可以使用“餓漢式”單例模式 ，在類加載時(shí)就創(chuàng)建好了實(shí)例，代碼如下：

class SingleObject{
    private static final SingleObject instance = new SingleObject();

    private SingleObject(){

    }

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

“餓漢式”的單例模式就是在單例類里面去定義和實(shí)例化一個(gè)靜態(tài)的單例類對(duì)象，這樣在單例類被加載時(shí)靜態(tài)變量的單例對(duì)象就會(huì)被創(chuàng)建出來，不用去擔(dān)心線程安全等問題。但是，這樣做的壞處是不管你這個(gè)項(xiàng)目用不用到這個(gè)單例類對(duì)象，該對(duì)象都會(huì)被創(chuàng)建出來，可能會(huì)造成資源浪費(fèi)。