單例模式算是設計模式中最容易理解，也是最容易手寫程式碼的模式，但是其中的坑卻不少，很多都是一些老生常談的問題，如何建立一個執行緒安全的單例？什麼是雙檢鎖？我們知道單例模式一般分兩種，即懶漢式和餓漢式，以下逐一分析。

懶漢式，執行緒不安全

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}

    public static Singleton getInstance() {
     if (instance == null) {
         instance = new Singleton();
     }
     return instance;
    }
}
複製程式碼
 

這段程式碼簡單明瞭，而且使用了懶載入，但是卻存在致命的問題。當有多個執行緒並行呼叫 getInstance() 的時候，就會建立多個例項，也就是說在多執行緒下不能達到僅存在一個例項的效果。

懶漢式，執行緒安全

為了解決上面的問題，最簡單的方法是將getInstance() 方法設為同步（synchronized）。

public static synchronized Singleton getInstance() {
    if (instance == null) {
        instance = new Singleton();
    }
    return instance;
}
複製程式碼
 

雖然做到了執行緒安全，解決了多例項的問題，但它並不高效。

雙重檢驗鎖模式實現單例

雙重檢驗鎖模式是一種使用同步程式碼塊加鎖的方法，會有兩次檢查instance==null，一次在同步塊外，一次在同步塊內。那為什麼在同步塊內還要校驗一次呢？是因為可能會有多個執行緒一起進入同步塊外的if，如果在同步塊內不進行二次校驗的話就可能出現多個例項。

public static Singleton getInstance() {
    if (singleton == null) {
        synchronized (Singleton.class) {
            if (singleton == null) {
                singleton = new Singleton();
            }
        }
    }
    return singleton;
}複製程式碼
 

很遺憾，以上方式也不是很完美，問題在於singleton= new Singleton()這段程式碼，這並非是一個原子操作，事實上在 JVM 中對這段程式碼大概做了3 件事：

1. 給singleton分配記憶體
2. 呼叫Singleton的建構函式來初始化成員變數
3. 將singleton物件指向分配的記憶體空間

但是在JVM的即時編譯器中存在指令重排序的優化，也就是上面的第二步和第三步的執行順序得不到保證，最終執行順序可能是1-2-3也可能是1-3-2，如果是後者的話，則3執行完畢且2未執行之前，getInstance()被其他執行緒呼叫，這時singleton已經不是null，但卻沒有初始化直接返回singleton然後使用，此時就會報錯。為了解決這個問題，我們需要將singleton宣告為volatile就行了。

public class Singleton {
    private static volatile Singleton singleton;
    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}複製程式碼

使用volatile不僅僅是保證執行緒在本地不會有singleton副本，每次去記憶體中讀取，還有另一個重要特性：禁止指令重排序優化。

餓漢式

這種方式很簡單，單例的例項被宣告成了static和final，在第一次載入到記憶體中就會被初始化，所以建立的例項本身是執行緒安全的。

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

    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }
}複製程式碼

餓漢式的缺點是它不是懶載入模式，單例會在載入類後一開始就被初始化。且這種模式在某些場景下無法使用，比如Singleton例項的建立時依賴引數或者配置檔案，在getInstance()之前必須呼叫某個方法設定引數。