单例模式

参考：
https://www.cnblogs.com/zhaoyan001/p/6365064.html

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1. 恶汉式

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

利用静态成员常量创建单例模式，简单、线程安全。

原理
类的静态常量，在类加载过程的准备阶段已经完成初始化，由JVM控制。

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2. 懒汉式

public class Singleton {
    private static Class Inner {
        public static Singleton instance = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return Inner.instance;
    }
}

利用静态内部类创建单例模式，线程安全。

原理
一、根据Java语言规范，在首次发生下列任意一种情况时，一个类或接口类型T将被立即初始化（类加载的初始化阶段，此时加载、验证、准备已在此之前开始）。

1. T是一个类，而且一个T类型的实例被创建；
2. T是一个类，而且T中声明的一个静态方法被调用；
3. T中声明的一个静态字段被赋值；
4. T中声明的一个静态字段被使用，且这个字段不是一个常量字段；
5. T是一个顶级类，而且一个断言语句嵌套在T内部被执行。

二、Java语言规范规定，对于每一个类或接口C，都有一个唯一的初始化锁LC与之对应。

1. 当两个线程A和B试图同时初始化一个类（Class对象）时，会先去竞争Class对象的初始化锁，假设线程A获取到了初始化锁，那么线程B将一直等待获取初始化锁；
2. 线程A发现Class对象还没有被初始化，开始执行类的静态初始化和初始化类中声明的静态字段；
3. 线程A初始化完毕，唤醒所有等待初始化锁的线程，然后释放初始化锁；
4. 线程B获取到初始化锁，根据锁的happens-before关系，可以确保线程A执行类的初始化时的写入操作，线程B一定可见，于是线程B会发现类已经初始化完毕，线程B释放初始化锁。

利用初始化锁控制线程安全性。

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public class Singleton {
   
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

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

利用volatile+双重检查创建单例模式，线程安全。

原理
创建一个对象instance = new Singleton()，大致分为：

1. 分配对象的内存空间；
2. 初始化对象；
3. 设置instance指向分配的内存地址。

如果不使用volatile变量，而是用普通变量的话：
在单线程中，2 和 3 是可以重排序的，并不影响结果。
在多线程中，2 和 3 重排序将可能导致未初始化完毕的对象在最外面一层判断null == instance时为false，而误认为对象已经初始化完毕了。

利用volatile将禁止2 和 3 的重排序，保证instance != null时，对象必定已经初始化完成。