双重检测实现

/**
 * 懒汉模式->双重同步锁单例模式
 */
public class SingletonExample5 {

    private SingletonExample5() {
    }

    //volatile + 双重检测机制 -> 禁止指令重排序
    private static volatile SingletonExample5 instance = null;

    /**
     * synchronized导致性能开销增加
     */
    private static SingletonExample5 getInstance() {
        if (null == instance) { //双重检测机制
            synchronized (SingletonExample5.class) {    //同步锁
                if (null == instance) {
                    instance = new SingletonExample5();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
/**
 * 懒汉模式->双重同步锁单例模式
 */
public class SingletonExample5 {

    private SingletonExample5() {
    }

    //volatile + 双重检测机制 -> 禁止指令重排序
    private static volatile SingletonExample5 instance = null;

    /**
     * synchronized导致性能开销增加
     */
    private static SingletonExample5 getInstance() {
        if (null == instance) { //双重检测机制
            synchronized (SingletonExample5.class) {    //同步锁
                if (null == instance) {
                    instance = new SingletonExample5();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

上述为经典的双重检测实现java单例类.
需要注意，如果单例实体instance未被volatile修饰，则双重检测的实现方式线程不安全.

从逻辑上，双重检测是正确的，但这是建立在cpu或者jvm未对指令进行重排序操作.
将java创建对象分为以下三个步骤执行：

  1. 分配对象内存空间；
  2. 初始化对象；
  3. instance指向分配的内存空间.

在实际的操作过程中，可能发生指令重排序，选择可能场景：执行步骤为1、3、2.
假设有A、B两个线程去执行getInstance：

  1. A线程执行完1,3步骤，此时instance非空，但是对象尚未完成初始化操作：
  2. B线程此时访问instance，发现非空，传递给用户使用.
  3. B线程此时拿到的instance实例未完成初始化，后果自行想象.

因此，为了避免cpu或者jvm对指令进行重排序，使用volatile强制避免重排序即可实现线程安全.

Tips:getInstance函数可以被synchronized以保证线程安全，但是synchronized在高并发环境下会导致性能损耗严重,因此我们下沉synchronized至函数内部，尽可能缩小同步范围.

枚举类实现

/**
 * 枚举模式：单词调用（需要时构造），线程安全
 */
@Slf4j
public class SingletonExample7 {

    private SingletonExample7() {
    }

    private static SingletonExample7 getInstance() {
        return Singleton.INSTANCE.getInstance();
    }

    private enum Singleton {
        INSTANCE;

        private SingletonExample7 singletonExample7;

        //jvm保证方法只被调用一次
        Singleton() {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            log.info("枚举类构造函数运行");
            singletonExample7 = new SingletonExample7();
        }

        public SingletonExample7 getInstance() {
            return singletonExample7;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        //测试：枚举类实现单例类是否是懒加载
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            log.info("枚举类实现单例");
            Thread.sleep(2000);
        }
        System.out.println(getInstance().hashCode());
        System.out.println(getInstance().hashCode());
    }
}
/**
 * 枚举模式：单词调用（需要时构造），线程安全
 */
@Slf4j
public class SingletonExample7 {

    private SingletonExample7() {
    }

    private static SingletonExample7 getInstance() {
        return Singleton.INSTANCE.getInstance();
    }

    private enum Singleton {
        INSTANCE;

        private SingletonExample7 singletonExample7;

        //jvm保证方法只被调用一次
        Singleton() {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            log.info("枚举类构造函数运行");
            singletonExample7 = new SingletonExample7();
        }

        public SingletonExample7 getInstance() {
            return singletonExample7;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        //测试：枚举类实现单例类是否是懒加载
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            log.info("枚举类实现单例");
            Thread.sleep(2000);
        }
        System.out.println(getInstance().hashCode());
        System.out.println(getInstance().hashCode());
    }
}

使用枚举类实现线程安全单例，相较于双重检测方式较为简单.
jvm保证枚举类只会被调用一次，构造函数为私有.
此外，实现上述代码可以发现，枚举类实现单例是懒加载模式，只在getInstance时创建并初始化对象.