單例模式是常用的軟件設(shè)計(jì)模式之一，同時也是設(shè)計(jì)模式中最簡單的形式之一，在單例模式中對象只有一個實(shí)例存在。單例模式的實(shí)現(xiàn)方式有兩種，分別是懶漢式和餓漢式。

1、餓漢式

   餓漢式在類加載時已經(jīng)創(chuàng)建好實(shí)例對象，在程序調(diào)用時直接返回該單例對象即可，即在編碼時就已經(jīng)指明了要馬上創(chuàng)建這個對象，不需要等到被調(diào)用時再去創(chuàng)建，如下是餓漢式的代碼：

public class Singleton {
  private static Singleton singleton = new Singleton();
  /**
   * 私有化構(gòu)造方法
   */
  private Singleton(){
  
  }
  
  /**
   * 直接調(diào)用方法獲取單例對象
   */
  public static Singleton getSingleton() {
    return singleton;
  }
  
}

   如果創(chuàng)建的單例對象比較大，由于在類加載的過程中就加載了，那么會影響應(yīng)用程序啟動的速度；餓漢式不會存在線程安全的問題，因?yàn)轭惣虞d的過程中就創(chuàng)建了，并且程序只會運(yùn)行一次。

2、懶漢式

   懶漢式指全局的單例實(shí)例在第一次被使用時再創(chuàng)建，后面就不會創(chuàng)建實(shí)例對象，代碼如下所示：

public class Singleton {
  private static Singleton singleton;
  
  /**
   * 私有化構(gòu)造方法
   */
  private Singleton(){
  
  }


  /**
   * 判斷當(dāng)前的對象是否存在，如果存在就直接返回，如果不存在就創(chuàng)建一個對象
   */
  public static Singleton getSingleton() {
    if (singleton==null) {
        singleton = new Singleton();
      }
    return singleton;
  }
  
}

   在高并發(fā)下，上述的懶漢式會存在線程安全問題（會創(chuàng)建多個實(shí)例對象），如下所示：

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   如果線程1和線程2同時調(diào)用getSingleton方法時候，并且都通過了第17行代碼的檢查，那么線程1和線程2就創(chuàng)建了兩個對象出來了。那么懶漢式如何保證線程安全呢？

2.1方法級別鎖

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   如果直接在方法級別上增加鎖，可以解決線程安全的問題，但是在高并發(fā)下會導(dǎo)致性能下降（因?yàn)槎鄠€線程執(zhí)行到這個方法之后就會阻塞等待鎖資源）。

   眾所周知，鎖是用來鎖住臨界資源（即就是多線程同時競爭的資源），在懶漢模式中臨界資源是創(chuàng)建對象這段代碼（singleton = new Singleton();），那么鎖只需要鎖住創(chuàng)建對象的代碼就可以了。

2.2同步代碼塊的鎖

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   這里為什么要加一個先判斷空的操作呢？目的是為了提升性能，因?yàn)橐坏ο髣?chuàng)建好了之后，后面的線程直接判斷對象是否創(chuàng)建好了，創(chuàng)建好了之后在高并發(fā)下線程就不需要在鎖位置阻塞等待了。但是這種方式在高并發(fā)下也是存在線程安全的問題，如下所示：

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   假設(shè)線程1和線程2同時到了17行代碼處，并且當(dāng)前的對象也是null，此時線程1先獲取到鎖，線程1下創(chuàng)建了一個新對象完成后鎖釋，隨后線程2獲取到鎖后也創(chuàng)建了一個對象，那么這就無法保證只有一個單例對象。所以鎖內(nèi)部還需要再增加一個檢查，如下所示：

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   當(dāng)上一個獲取鎖的線程創(chuàng)建對象成功之后，下一個線程獲取到鎖的時候，再去判斷一下這個對象是否創(chuàng)建成功，如果創(chuàng)建成功就不再創(chuàng)建新的對象。這種方法我們稱為Double Check Lock，完整的代碼如下所示：

public class Singleton {
  private static Singleton singleton;
  
  /**
   * 私有化構(gòu)造方法
   */
  private Singleton(){
  
  }
  /**
   * 判斷當(dāng)前的對象是否存在，如果存在就直接返回，如果不存在就創(chuàng)建一個對象
   */
  public static Singleton getSingleton() {
    if (singletnotallow==null) {
        synchronized(Singleton.class) {
            if (singletnotallow==null) {
               singleton = new Singleton();
             }
          }
      }
    return singleton;
  }
  
}

   但是在高并發(fā)這塊還是存在線程的安全問題，因?yàn)閯?chuàng)建對象的過程有三個步驟，如下所示：

（1）內(nèi)存分配和賦予默認(rèn)值

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（2）執(zhí)行初始化方法賦予初始化值

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（3）建立指針指向堆上對象

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   如果在高并發(fā)下，假設(shè)步驟2和步驟3發(fā)生了指令重排，此時就可能會出現(xiàn)如下的情況：

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   棧里面的指針指向堆上的對象Singleton，但是現(xiàn)在由于指令重排指向一個空（空表示內(nèi)存上真的什么都沒有，連對象都解析不出來），這就出現(xiàn)一系列的問題，所以這里我們就需要禁止指令重排，所以我們需要添加volatile關(guān)鍵字來限制執(zhí)行重排。

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完整的代碼的如下所示：

public class Singleton {
  private static volatile Singleton singleton;
  
  /**
   * 私有化構(gòu)造方法
   */
  private Singleton(){
  
  }
  /**
   * 判斷當(dāng)前的對象是否存在，如果存在就直接返回，如果不存在就創(chuàng)建一個對象
   */
  public static Singleton getSingleton() {
    if (singletnotallow==null) {
        synchronized(Singleton.class) {
            if (singletnotallow==null) {
               singleton = new Singleton();
             }
          }
      }
    return singleton;
  }
  
}

總結(jié)：

（1）餓漢式在類加載的時候就實(shí)例化，并且創(chuàng)建單例對象，餓漢式無線程安全問題。

（1）懶漢式默認(rèn)不會實(shí)例化，外部什么時候調(diào)用什么時候創(chuàng)建。懶漢式在多線程下是線程不安全的，所以我們可以通過雙重檢查的方式來保證其線程安全問題。