如何正确的写出单例模式

懒汉模式，线程不安全

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

使用了懒加载模式，但是存在致命的问题。当有多个线程同时调用getInstance()方法的时候，就会创建多个实例，也就是在多线程情况下不能正常工作。

懒汉模式，线程安全

public class Singleton{

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

虽然做到了线程安全，解决了多实例的问题，但是并不高效。因为任何时候只能有一个线程调用getInstance()方法。
但是同步操作只需要在第一次调用时才被需要，即第一次创建单例类对象时。
这就引出了双重检验锁。

双重检验锁模式

是一种使用同步块枷锁的方法。因为会有两次验证null==instance。一次是在同步块外，一次是在同步块内。
为什么在同步块内还要再检验一次？

因为会有多个线程同时进入同步块外的if，如果在同步块内不再次做检查，就会生成多个实例。

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

这段代码看起来很完美，很可惜，它是有问题。主要在于instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。

给instance分配内存空间。
使用Singleton的构造器来初始化变量。
将instance对象指向分配的内存空间。（执行完这步，instance就变成非null了）

但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。

我们只需要将 instance 变量声明成 volatile 就可以了。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance; //声明成 volatile
    private Singleton (){}

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

}

些人认为使用 volatile 的原因是可见性，也就是可以保证线程在本地不会存有 instance 的副本，每次都是去主内存中读取。但其实是不对的。使用 volatile 的主要原因是其另一个特性：禁止指令重排序优化。也就是说，在 volatile 变量的赋值操作后面会有一个内存屏障（生成的汇编代码上），读操作不会被重排序到内存屏障之前。比如上面的例子，取操作必须在执行完 1-2-3 之后或者 1-3-2 之后，不存在执行到 1-3 然后取到值的情况。从「先行发生原则」的角度理解的话，就是对于一个 volatile 变量的写操作都先行发生于后面对这个变量的读操作（这里的“后面”是时间上的先后顺序）。

饿汉式static final filed

这种方法非常简单，因为单例的实例被声明成static和final了，在第一次加载类到内存中就会初始化，所以创建实例本身是非常安全的。

public class Singletion{

    public static final Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton (){};
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

这种写法如果完美的话，就没必要在啰嗦那么多双检锁的问题了。

缺点是他不是一种懒加载模式，单例会在加载类后一开始就被初始化，即使客户端没有调用getInstance()方法。
饿汉式的创建方式在一些场景中将无法使用，譬如 Singleton 实例的创建是依赖参数或者配置文件的，在 getInstance() 之前必须调用某个方法设置参数给它，那样这种单例写法就无法使用了。

静态内部类 static nested class

我比较倾向于使用静态内部类的方法，这种方法也是《Effective Java》上所推荐的。

public class Singleton{
    
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    private Singleton(){};
    public static final Singleton getIntance(){
        return Singleton.INSTANCE;
    }
}

这种写法仍然使用JVM本身机制保证了线程安全问题；由于 SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 之外没有办法访问它，因此它是懒汉式的；同时读取实例的时候不会进行同步，没有性能缺陷；也不依赖 JDK 版本。

枚举 Enum

用枚举写单例实在太简单了！这也是它最大的优点。下面这段代码就是声明枚举实例的通常做法。

public enum EasySingleton{
    INSTANCE;
}

我们可以通过EasySingleton.INSTANCE来访问实例，这比调用getInstance()方法简单多了。创建枚举默认就是线程安全的，所以不需要担心double checked locking，而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象。但是还是很少看到有人这样写，可能是因为不太熟悉吧。