單例模式的概念

單例模式是指的是整個系統(tǒng)生命周期內(nèi)，保證一個類只能產(chǎn)生一個實例對象
保證類的唯一性 。
通過一些編碼上的技巧，使編譯器可以自動發(fā)現(xiàn)咱們的代碼中是否有多個實例，并且在嘗試創(chuàng)建多個實例的時候，直接編譯出錯。

應(yīng)用場景：數(shù)據(jù)庫連接池、多線程線程池 windows回收站

單例模式特點

單一實例：單例模式確保一個類只有一個實例。
全局訪問點：單例模式提供了一個全局的訪問點來獲取這個唯一的實例。
延遲初始化：單例模式通常實現(xiàn)延遲初始化，即在實際需要實例之前不會創(chuàng)建實例，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)資源。
線程安全：在多線程環(huán)境中，單例模式需要確保即時在高并發(fā)的情況下也能保持實例的唯一性。

單例模式實現(xiàn)方式

單例模式有很多種實現(xiàn)方式，包括餓漢式和懶漢式 。
懶漢式會涉及到線程安全問題 可以使用加鎖的方式可以解決線程安全。
而餓漢式就不會有線程安全問題
下面我們用代碼來分別實現(xiàn)一下餓漢 和懶漢的單例模式：

package thread;
//單例模式  懶漢模式的實現(xiàn)class SingletonLazy {private static  SingletonLazy instance = null;private static Object locker = new Object();public static SingletonLazy getInstance() {//  if (instance == null) {//synchronized (locker) {if (instance == null) {instance = new SingletonLazy();}// }// }return instance;}public SingletonLazy() {}
}
public class Demo28 {public static void main(String[] args) {SingletonLazy s1 = SingletonLazy.getInstance();SingletonLazy s2 = SingletonLazy.getInstance();System.out.println(s1 == s2);}
}

package thread;
//單例模式  懶漢模式的實現(xiàn)class SingletonLazy {private static  SingletonLazy instance = null;private static Object locker = new Object();public static SingletonLazy getInstance() {//  if (instance == null) {//synchronized (locker) {if (instance == null) {instance = new SingletonLazy();}// }// }return instance;}public SingletonLazy() {}
}
public class Demo28 {public static void main(String[] args) {SingletonLazy s1 = SingletonLazy.getInstance();SingletonLazy s2 = SingletonLazy.getInstance();System.out.println(s1 == s2);}
}

單例模式多線程環(huán)境下的安全問題

在多線程中 餓漢式單例模式是線程安全的 而 懶漢式單例模式是線程不安全的
為什么呢 因為餓漢式寫法 創(chuàng)建實例的時機是在Java線程啟動（比main調(diào)用還早的時機）再后續(xù)線程執(zhí)行獲取對象的時候 意味著實例早就已經(jīng)存在了 每個線程的獲取操作就做了一件事 讀取代碼中靜態(tài)變量的值
多個線程讀取同一個變量的值 線程是安全的

懶漢式 則涉及到讀和修改操作 就是要先判斷instance里面的引用地址是否為空 為空才修改 多線程環(huán)境下可能就會產(chǎn)生bug

像上面圖片這種執(zhí)行順序就會出現(xiàn)線程安全問題 就不止一個實例了 就不符合我們單例模式的初衷了。
那怎么辦呢 我們最容易想到處理的方式就是加鎖了 那要怎么加鎖呢
比如這樣加鎖：

這樣很明顯還是線程不安全：

因為這個鎖就相當(dāng)于沒加 兩個線程還是會new兩個對象 那怎么辦呢 我們可不可以把if判斷操作和new操作打包成一個原子 答案是當(dāng)然可以。

像上面這樣加鎖 t1執(zhí)行加鎖之后 ，t2就會阻塞等待 直到t1釋放鎖（new完了）t2才拿到鎖，才能進(jìn)行條件判讀 t2判斷的時候instance早就非空了 ，也就不會再new了。
但是現(xiàn)在還存在一個問題 就是我們上面那種加鎖雖然解決了線程安全問題 但是這樣設(shè)計鎖 每次調(diào)用那個getinstance方法，就需要先加鎖,再執(zhí)行后續(xù)操作。 但是懶漢模式只是一開始調(diào)用的時候存在線程安全問題 ，一旦實例創(chuàng)建好了，后續(xù)再調(diào)用就只是讀取操作了 ，就不存在線程安全問題
但是我們這樣加鎖就會出現(xiàn)后面都沒有線程安全問題了 但是我們還在加鎖，這就有點畫蛇添足了。因為鎖本身也是有開銷的可能會使線程阻塞。

那怎么辦呢 我們可以引入雙重if判定

在上面這種加鎖方式下 首先我們要先判斷一下是否需要加鎖 實例化之后線程安全了就不用加鎖了 實例化之前就應(yīng)該加鎖 在兩個if判斷之間，synchronized會使線程阻塞等待 阻塞過程其他線程會修改instance的值

下面我們來畫個時間軸來解釋：

當(dāng)t2在進(jìn)去第一個if條件之后就會阻塞等待 等到t1釋放鎖 現(xiàn)在instace已經(jīng)不為null了 t2的第二個if條件也是進(jìn)不去的 后面不為空了 鎖就不用加了。
這樣就解決了沒有線程安全也加鎖的情況了。

但是現(xiàn)在還有一個問題 就是內(nèi)存可見性引起的線程安全問題 就相當(dāng)于
t1線程修改了instance引用，t2有可能讀不到（不過這種概率應(yīng)該很小）為了避免這種情況的發(fā)生 我們還要加上volatile關(guān)鍵字
這個關(guān)鍵字還可以解決指令重排序問題

指令重排序

指令重排序也是編譯器的一種優(yōu)化策列 按照正常來說你寫一段代碼 cpu應(yīng)該使按照順序一條一條執(zhí)行的 ，但是編譯器就比較智能，會根據(jù)實際情況生成二進(jìn)制指令的執(zhí)行順序，和你最初寫的代碼的順序可能會存在差別
調(diào)整順序最主要的目的就是為了提高效率，但是在保證邏輯是等價的。

上面執(zhí)行這個代碼會有三條指令
1、申請內(nèi)存空間
2、調(diào)用構(gòu)造方法（對內(nèi)存空間進(jìn)行初始化）
3、把此時內(nèi)存空間的地址，賦值給instance引用

在多線程環(huán)境下 如果執(zhí)行順序是1 3 2 就會 出現(xiàn)線程安全問題
如果3指令比2指令先執(zhí)行就會出現(xiàn)返回未初始化完畢的對象
就相當(dāng)于t1線程執(zhí)行完 instance就不是null了 但其實他是一個為初始化的對象 到時候t2線程執(zhí)行的時候instance引用已經(jīng)不是空的了 就進(jìn)不去 就直接返回instance 了 返回了一個沒有初始化完畢的對象 。這樣就會導(dǎo)致很嚴(yán)重的線程安全問題 所以我們要加上volatile關(guān)鍵字 這樣就很好的解決了指令重排序引起的線程安全問題。

總結(jié)

上面就是單例模式的相關(guān)實現(xiàn)和線程安全問題 當(dāng)然單例模式還有很多延伸問題 怎么解決反射下能夠保證是單例的模式 即使使用反射也不能破壞單例模式的唯一性呢 那可能就要用到枚舉的實現(xiàn) 。但是我們上面講的單例模式的內(nèi)容 是經(jīng)常用到的 在面試中也是會經(jīng)常問到的 一般HR會讓你現(xiàn)場寫一個單例模式 你應(yīng)該一步一步寫 先不考慮線程安全問題 ，等著HR問你 你再慢慢一步一步加上解決的實現(xiàn)方法 。

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