单例模式实现详解

单例模式的四大原则：

私有构造方法
以静态方法或者枚举返回实例
确保实例只有一个，尤其在多线程环境下
确保反序列化不会创建新的实例

常用单例模式构造方法

饿汉
懒汉
双重锁懒汉
静态内部类
枚举

饿汉模式

public class SingletonTest {
    private static SingletonTest INSTANCE = new SingletonTest();
    private SingletonTest() {}
    public static SingletonTest getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

饿汉模式在类初始化时就在内存中创建对象，以空间换时间，不存在线程安全问题。

懒汉模式

public class SingletonTest2 {
    private static SingletonTest2 INSTANCE = null;
    private SingletonTest2(){}
    private static SingletonTest2 getInstance(){
        return new SingletonTest2();
    }
}

饿汉模式在静态方法被调用时创建实例，已时间换空间，存在线程安全问题。当然在多线程环境下，实现一个大型的实例单例化时存在风险，故我们接下来将讨论如何使得懒汉模式在多线程条件下使用。

双重锁懒汉模式(Double Check Lock)

public class SingletonTest3 {
    private static SingletonTest3 INSTANCE = null;
    private SingletonTest3(){}
    private static SingletonTest3 getInstance(){
        if(INSTANCE == null){
            synchronized (SingletonTest3.class){
                if(INSTANCE == null){
                    INSTANCE = new SingletonTest3();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

DCL模式无疑是解决懒汉模式线程安全问题的方法之一，DCL的优点是只有在对象初始化时被创建，首次判断实例为空是为了避免盲目加锁，当第一次加载方法时，对实例进行加锁和实例化，既节省了时间也节省了空间，但由于JVM存在乱序执行的优化策略，往往使得DCL也存在线程不安全问题

举个荔枝：

INSTANCE = new SingletonTest3();

这句话在执行时其实JVM分为三步去创建对象

堆内存开辟内存空间
实例化类方法，变量
将对象指针指向推内存地址

但是在2未执行完成时，jvm有可能先执行3步骤，使得新线程来时，对象实例不为空将实例返回，使得对象存在问题DCL存在不安全

解决方法

在jdk1.5之后官方具体化了volatile 使用关键字修饰既可保证DCL安全问题

private volatile static SingleTon INSTANCE = null;

静态内部类模式

public class SingletonTest4 {
    private SingletonTest4(){}

    private static class SingletonInstance{
        private static SingletonTest4 INSTANCE = new SingletonTest4();
    }
    public static SingletonTest4 getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

静态内部类的形式既可以使得空间节省，也可以使得内存节省，外部类加载时并不需要直接加载内部类，而是在访问静态方法时才去加载内部类。

那么静态内部类如何保证线程安全性呢？首先了解类的加载机制。

遇到new ,getstatic,setstatic,invokestatic字节码指令时类加载。
使用反射机制java.lang.reflect
实例化子类时，加载父类
当方法遇到java.lang.invoke.MethodHandle 句柄时，为初始化，就会执行初始化操作。

当类对象执行静态方法获取实例对象时，会执行实例化静态内部类使得实例方法只被new 一次而不会多次去创建避免多线程情况下不安全的情况。当getInstance()方法被调用时，SingletonInstance才在SingleTon4的运行时常量池里，把符号引用替换为直接引用，这时静态对象INSTANCE也真正被创建，然后再被getInstance()方法返回出去，这点同饿汉模式。jvm在实例化类时会调用方法，在类对象实例化时，jvm会保证对象加锁，同步保证同一时间只有一个线程调用方法，其他线程进行实例化是阻塞线程，保证线程安全性。

枚举方式

public enum SingleTonEnum {
    INSTANCE;
    SingleTonEnum() {
        instance = new Resource();
    }
    private Resource instance;
    public Resource getInstance() {
        return instance;
    }
}
class Resource{
    
}