1 通用单例写法带来的弊端
我们看到的单例模式通用写法，一般就是饿汉式单例的标准写法。饿汉式单例写法在类加载的时候立即初始化，并且创建单例对象。它绝对线程安全，在线程还没出现之前就实例化了，不可能存在访问安全问题。饿汉式单例还有另外一种写法，代码如下。
//饿汉式静态代码块单例模式
publicclassHungryStaticSingleton{
privatestaticfinalHungryStaticSingleton instance;
static{
instance =newHungryStaticSingleton();
}
privateHungryStaticSingleton(){}
publicstaticHungryStaticSingletongetInstance(){
returninstance;
}
}
这种写法使用静态代码块的机制，非常简单也容易理解。饿汉式单例模式适用于单例对象较少的情况。这样写可以保证绝对线程安全，执行效率比较高。但是它的缺点也很明显，就是所有对象类在加载的时候就实例化。这样一来，如果系统中有大批量的单例对象存在，而且单例对象的数量也不确定，则系统初始化时会造成大量的内存浪费，从而导致系统内存不可控。也就是说，不管对象用或不用，都占着空间，浪费了内存，有可能占着内存又不使用。那有没有更优的写法呢？我们继续分析。
2 还原线程破坏单例的事故现场
为了解决饿汉式单例写法可能带来的内存浪费问题，于是出现了懒汉式单例的写法。懒汉式单例写法的特点是单例对象在被使用时才会初始化。懒汉式单例写法的简单实现LazySimpleSingleton如下。
//懒汉式单例模式在外部需要使用的时候才进行实例化
publicclassLazySimpleSingletion{
//静态块，公共内存区域
privatestaticLazySimpleSingletion instance;
privateLazySimpleSingletion(){}
publicstaticLazySimpleSingletiongetInstance(){
if(instance ==null){
instance =newLazySimpleSingletion();
}
returninstance;
}
}
但这样写又带来了一个新的问题，如果在多线程环境下，则会出现线程安全问题。先来模拟一下，编写线程类ExectorThread。
publicclassExectorThreadimplementsRunnable{
@Override
publicvoidrun(){
LazySimpleSingleton singleton = LazySimpleSingleton.getInstance();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":"+ singleton);
}
}
编写客户端测试代码如下。
publicclassLazySimpleSingletonTest{
publicstaticvoidmain(String[] args){
Thread t1 =newThread(newExectorThread());
Thread t2 =newThread(newExectorThread());
t1.start();
t2.start();
System.out.println("End");
}
}
我们反复多次运行程序上的代码，发现会有一定概率出现两种不同结果，有可能两个线程获取的对象是一致的，也有可能两个线程获取的对象是不一致的。下图是两个线程获取的对象不一致的运行结果。
下图是两个线程获取的对象一致的结果。
显然，这意味着上面的单例存在线程安全隐患。那么这个结果是怎么产生的呢？我们来分析一下，如下图所示，如果两个线程在同一时间同时进入getInstance()方法，则会同时满足if(null == instance)条件，创建两个对象。如果两个线程都继续往下执行后面的代码，则有可能后执行的线程的结果覆盖先执行的线程的结果。如果打印动作发生在覆盖之前，则最终得到的结果就是一致的；如果打印动作发生在覆盖之后，则得到两个不一样的结果。
当然，也有可能没有发生并发，完全正常运行。下面通过调试方式来更深刻地理解一下。这里教大家一种新技能，用线程模式调试，手动控制线程的执行顺序来跟踪内存的变化。先把ExectorThread类打上断点，如下图所示。
单击右键点击断点，切换为Thread模式，如下图所示。
然后把LazySimpleSingleton类也打上断点，同样标记为Thread模式，如下图所示。
切换回客户端测试代码，同样也打上断点，同时改为Thread模式，如下图所示。
在开始Debug之后，我们会看到Debug控制台可以自由切换Thread的运行状态，如下图所示。
通过不断切换线程，并观测其内存状态，我们发现在线程环境下LazySimpleSingleton被实例化了两次。有时候得到的运行结果可能是两个相同的对象，实际上是被后面执行的线程覆盖了，我们看到了一个假象，线程安全隐患依旧存在。那么，如何优化代码，使得懒汉式单例模式在线程环境下安全呢？来看下面的代码，给getInstance()方法加上synchronized关键字，使这个方法变成线程同步方法。
publicclassLazySimpleSingletion{
//静态块，公共内存区域
privatestaticLazySimpleSingletion instance;
privateLazySimpleSingletion(){}
publicsynchronizedstaticLazySimpleSingletiongetInstance(){
if(instance ==null){
instance =newLazySimpleSingletion();
}
returninstance;
}
}
我们再来调试。当执行其中一个线程并调用getInstance()方法时，另一个线程在调用getInstance()方法，线程的状态由RUNNING变成了MONITOR，出现阻塞。直到第一个线程执行完，第二个线程才恢复到RUNNING状态继续调用getInstance()方法，如下图所示。
这样，通过使用synchronized就解决了线程安全问题。
参考资料：小海鲸 http://www.xiao-haijing.com
