单例模式的五种实现看似丧心病狂，其实是一个由浅入深，再到化繁为简的过程。
饿汉式
饿汉式的实现思路是初始化的过程中就加载完成单例，而不是延迟再加载，有一种饥不择食的感觉，代码如下。
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
public class IdGen {
private AtomicLong id = new AtomicLong(0);
private static final IdGen instance = new IdGen();
private IdGen() {
}
public static IdGen getInstance() {
return instance;
}
public long getId() {
var r = id.incrementAndGet();
System.out.println(r);
return r;
}
}
这就适合一些业务加载时间长或者必须提前加载的使用场景。不少人觉得业务加载时间长应该延迟加载，这样才能加快启动速度。其实延迟加载会影响用户体验，因为延迟加载后，用户请求发过来，服务器还没加载完一直卡着响应，体验极差。
注意看，Runtime类中的单例模式是用饿汉式实现的。
/**
* Every Java application has a single instance of class
* <code>Runtime</code> that allows the application to interface with
* the environment in which the application is running. The current
* runtime can be obtained from the <code>getRuntime</code> method.
* <p>
* An application cannot create its own instance of this class.
*
* @author unascribed
* @see java.lang.Runtime#getRuntime()
* @since JDK1.0
*/
public class Runtime {
private static Runtime currentRuntime = new Runtime();
public static Runtime getRuntime() {
return currentRuntime;
}
/** Don't let anyone else instantiate this class */
private Runtime() {
}
// ....
public void addShutdownHook(Thread hook) {
SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
sm.checkPermission(new RuntimePermission("shutdownHooks"));
}
ApplicationShutdownHooks.add(hook);
}
// ...
}
懒汉式
最原始的懒汉式单例给方法加锁，实现延迟加载。但这种方法根本就不支持并发，是个串行操作。如果你用这种方法实现，一旦遇到并发的资源访问，系统根本hold不住，背锅概率99%。
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
public class IdGen {
private AtomicLong id = new AtomicLong(0);
private static IdGen instance;
private IdGen() {
}
public static synchronized IdGen getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new IdGen();
}
return instance;
}
public long getId() {
var r = id.incrementAndGet();
return r;
}
}
双重检测
双重检测既实现了延迟加载，又支持了并发。不少人可能会疑惑，为什么要检测两次instance==null，原因其实很简单，如果只检测一次，假设两个线程调用getInstance()，其中一个线程new出了单例，另一个线程等待第一个释放锁之后仍然可以new出单例，那这就破坏了单例模式，因此需要检测两次。
有的人可能会说创建对象singleton = new Singleton()的底层是分为三个步骤：
- 为对象分配内存空间；
- 初始化对象；
- 对象地址的引用。
因此要给 instance 成员变量加上 volatile 关键字，禁止指令重排序才行。实际上，只有很低版本的 Java 才会有这个问题。我们现在用的高版本的 Java 已经在 JDK 内部实现中解决了这个问题（解决的方法很简单，只要把对象 new 操作和初始化操作设计为原子操作，就自然能禁止重排序）。
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
public class IdGen {
private AtomicLong id = new AtomicLong(0);
private static IdGen instance;
private IdGen() {
}
public static IdGen getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (IdGen.class) {
if (instance == null) {
instance = new IdGen();
}
}
}
return instance;
}
public long getId() {
var r = id.incrementAndGet();
return r;
}
}
内部静态类
内部静态类的实现也实现了延迟加载，把并发的操作交给了JVM来处理，不过仍然有序列化和反射破坏单例模式的问题。
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
public class IdGen {
private AtomicLong id = new AtomicLong(0);
private IdGen() {
}
private static class SingletonHolder {
private static final IdGen instance = new IdGen();
}
public static IdGen getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
public long getId() {
var r = id.incrementAndGet();
return r;
}
}
枚举
枚举也是实现了延迟加载，并发交由JVM处理，并且没有序列化和破坏单例模式的问题，可以说是延迟加载中的最优解。
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
// 测试类直接调用IdGen.INSTANCE
public enum IdGen {
INSTANCE;
private AtomicLong id = new AtomicLong(0);
public long getId() {
var r = id.incrementAndGet();
System.out.println(r);
return r;
}
}
总结
综上，我们不难发现单例大体可以分为提前加载和延迟加载两大类，饿汉式单例在指定的应用场景是无可替代的，枚举实现的单例简洁安全，双重检测能考察你对锁的理解，因此单例面试题深得面试官喜爱。
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