0、关于懒加载
为什么要懒加载
当你这个类还有其他功能的时候，类似有公用的常量声明的时候，在使用这些声明的时候类就被加载了，问题是我们那时候还不需要这个类的其他功能，平白增加了内存的消耗，懒加载的好处就是这个。
当一个类都是给单例服务的时候（即没有其他常量声明，静态方法等），此时怎么加载都没区别，一般我们都是直接new的。懒加载还有内部类的写法，那个方法也不用synchronized，也能做到懒加载。
类加载的时机
Java类加载 会初始化的情况有且仅有以下五种：（也称为主动引用）
1.遇到new（用new实例对象），getStatic（读取一个静态字段），putstatic（设置一个静态字段），invokeStatic（调用一个类的静态方法）这四条指令字节码命令时
2.使用Java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用时，如果此时类没有进行init，会先init。
3.当初始化一个类时，如果其父类没有进行初始化，先初始化父类
4.jvm启动时，用户需要指定一个执行的主类（包含main的类）虚拟机会先执行这个类
5.当使用JDK1.7的动态语言支持的时候，当java.lang.invoke.MethodHandler实例后的结果是REF-getStatic/REF_putstatic/REF_invokeStatic的句柄，并且这些句柄对应的类没初始化的话应该首先初始。
注意：除以上5种方法外，所有引用类的方法都不会触发初始化，称为被动引用。
被动引用的例子：
1.通过子类来引用父类的静态字段，只会触发父类的初始化，不会触发子类的初始化。
2.superclass () sc = new superclass[];//不会触发superclass初始化，因为底层实现是直接生成object子类。
3.引用一个类的静态常量也不会触发初始化，因为常量在编译阶段已经确认。
1、懒汉式
/**
* 懒汉式：在首次调用对象时，才创建对象，否则不创建对象
*/
public class LazySingleton {
private static LazySingleton lazySingleton;
// 防止产生多个对象
private LazySingleton(){};
// 用于获取单例对象
// 需加 同步锁 synchronized 否则无法保证线程安全
public static synchronized LazySingleton getInstance(){
if (lazySingleton == null){
lazySingleton = new LazySingleton();
}
return lazySingleton;
}
}getInstance() 方法不加同步锁时
当有多个线程并行调用 getInstance() 的时候，就会创建多个实例。也就是说在多线程下不能正常工作。
懒汉式存在问题
虽然通过添加同步锁做到了线程安全，并且解决了多实例的问题，但是它并不高效。因为在任何时候只能有一个线程调用 getInstance() 方法。但是同步操作只需要在第一次调用时才被需要，即第一次创建单例实例对象时。这就引出了 双重检验锁。
2、懒汉式:双重检验锁
避免每次调用对象都要进行同步操作。
双重检验锁模式（double checked locking pattern），是一种使用同步块加锁的方法。程序员称其为双重检查锁，因为会有两次检查 instance == null，一次是在同步块外，一次是在同步块内。为什么在同步块内还要再检验一次？因为可能会有多个线程一起进入同步块外的 if，如果在同步块内不进行二次检验的话就会生成多个实例了。
public class DoubleChecked {
private static DoubleChecked instance;
// 防止产生多个对象
private DoubleChecked(){};
public static DoubleChecked getInstance() {
if (instance == null) { //Single Checked
synchronized (DoubleChecked.class) {
if (instance == null) { //Double Checked
instance = new DoubleChecked();
}
}
}
return instance ;
}
}这段代码看起来很完美，很可惜，它是有问题。主要在于instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。
- 给 instance 分配内存
- 调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量
- 将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）
但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。
我们只需要将 instance 变量声明成 volatile 就可以了。
public class Singleton {
private volatile static Singleton instance; //声明成 volatile
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}有些人认为使用 volatile 的原因是可见性，也就是可以保证线程在本地不会存有 instance 的副本，每次都是去主内存中读取。但其实是不对的。使用 volatile 的主要原因是其另一个特性：禁止指令重排序优化。也就是说，在 volatile 变量的赋值操作后面会有一个内存屏障（生成的汇编代码上），读操作不会被重排序到内存屏障之前。比如上面的例子，取操作必须在执行完 1-2-3 之后或者 1-3-2 之后，不存在执行到 1-3 然后取到值的情况。从「先行发生原则」的角度理解的话，就是对于一个 volatile 变量的写操作都先行发生于后面对这个变量的读操作（这里的“后面”是时间上的先后顺序）。
但是特别注意在 Java 5 以前的版本使用了 volatile 的双检锁还是有问题的。其原因是 Java 5 以前的 JMM （Java 内存模型）是存在缺陷的，即时将变量声明成 volatile 也不能完全避免重排序，主要是 volatile 变量前后的代码仍然存在重排序问题。这个 volatile 屏蔽重排序的问题在 Java 5 中才得以修复，所以在这之后才可以放心使用 volatile。
相信你不会喜欢这种复杂又隐含问题的方式，当然我们有更好的实现线程安全的单例模式的办法。
Spring源码应用
DefaultSingletonBeanRegistry
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
// Quick check for existing instance without full singleton lock
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
synchronized (this.singletonObjects) {
// Consistent creation of early reference within full singleton lock
singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null) {
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null) {
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
singletonObject = singletonFactory.getObject();
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
}
}
return singletonObject;
}3、饿汉式
/**
* 饿汉式：类加载时就创建对象，线程安全
*/
public class HungrySingleton {
// 类加载时即创建对象
private static final HungrySingleton hungrySingleton = new HungrySingleton();
// 防止创建多个对象
private HungrySingleton(){}
// 获取单例对象
public static HungrySingleton getInstance(){
return hungrySingleton;
}
}该方法实现的单例模式不存在双检锁的问题了。缺点是它不是一种 懒加载模式（lazy initialization），单例会在加载类后一开始就被初始化，即使客户端没有调用 getInstance()方法。饿汉式的创建方式在一些场景中将无法使用：譬如 HungrySingleton 实例的创建是依赖参数或者配置文件的，在 getInstance() 之前必须调用某个方法设置参数给它，那样这种单例写法就无法使用了。
4、静态内部类
/**
* 静态内部类实现单例
*/
public class Singleton {
// 私有静态内部类
private static class SingletonHolder{
private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();
}
private Singleton(){}
public static final Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.SINGLETON;
}
}这种方法也是《Effective Java》上所推荐的。
这种写法仍然使用JVM本身机制保证了线程安全问题；由于 SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 之外没有办法访问它，因此它是懒汉式的；同时读取实例的时候不会进行同步，没有性能缺陷；也不依赖 JDK 版本。
懒加载原理：
《effective java》里面说静态内部类只是刚好写在了另一个类里面，实际上和外部类没什么附属关系。
5、Enum
用枚举写单例实在太简单了！这也是它最大的优点。
/**
* 枚举实现单例
*/
public enum EnumSingleton {
// 单例对象
SINGLETON;
}我们可以通过EasySingleton.INSTANCE来访问实例，这比调用getInstance()方法简单多了。创建枚举默认就是线程安全的，所以不需要担心double checked locking，而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象。
总结
一般来说，单例模式有五种写法：懒汉、饿汉、双重检验锁、静态内部类、枚举。上述所说都是线程安全的实现，文章开头给出的第一种方法不算正确的写法。
就我个人而言，一般情况下直接使用饿汉式就好了，如果明确要求要懒加载（lazy initialization）会倾向于使用静态内部类，如果涉及到反序列化创建对象时会试着使用枚举的方式来实现单例。
