單例，是Java中很重要的一個(gè)設(shè)計(jì)模式。

實(shí)現(xiàn)單例是要考慮并發(fā)(線程安全)問題的。

如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程安全的單例？你該如何回答？

餓漢式1

public class Singleton { 

    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton (){}

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

餓漢式2

public class Singleton {
    private Singleton instance = null;

    static {
        instance = new Singleton();
    }

    private Singleton (){}

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

這種方式比較常用，但容易產(chǎn)生垃圾對(duì)象。使用static來定義靜態(tài)成員變量或靜態(tài)代碼，借助Class的類加載機(jī)制實(shí)現(xiàn)線程安全單例。

餓漢式3

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

    private Singleton (){}

    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
  }
}

這種方式相比前面兩種有所優(yōu)化，就是使用了lazy-loading。Singleton類被裝載了，但是instance并沒有立即初始化。因?yàn)镾ingletonHolder類沒有被主動(dòng)使用，只有顯示通過調(diào)用getInstance方法時(shí)，才會(huì)顯示裝載SingletonHolder類，從而實(shí)例化instance。

優(yōu)點(diǎn)：沒有加鎖，執(zhí)行效率會(huì)提高。
缺點(diǎn)：類加載時(shí)就初始化，浪費(fèi)內(nèi)存。

懶漢式

public class Singleton {
    private static Singleton INSTANCE;
 
    /**
     * 懶漢式寫法，synchronized修飾保證線程同步
     */
    public static synchronized Singleton GetInstance() {
            if (INSTANCE == null) {
                    INSTANCE = new Singleton();
            }   
            return util;
  }
}

這種方式具備很好的 lazy loading，能夠在多線程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情況下不需要同步

優(yōu)點(diǎn)：第一次調(diào)用才初始化，避免內(nèi)存浪費(fèi)。
缺點(diǎn)：必須加鎖 synchronized 才能保證單例，但加鎖會(huì)影響效率。

枚舉的方式

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void doSomeThing() {
    }
}

使用示例

    Singleton.instance.doSomeThing();

這種方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象，可謂是很堅(jiān)強(qiáng)的壁壘。

這種實(shí)現(xiàn)方式還沒有被廣泛采用，但這是實(shí)現(xiàn)單例模式的最佳方法。它更簡(jiǎn)潔，自動(dòng)支持序列化機(jī)制，絕對(duì)防止多次實(shí)例化。

使用CAS

CAS是項(xiàng)樂觀鎖技術(shù)，當(dāng)多個(gè)線程嘗試使用CAS同時(shí)更新同一個(gè)變量時(shí)，只有其中一個(gè)線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程并不會(huì)被掛起，而是被告知這次競(jìng)爭(zhēng)中失敗，并可以再次嘗試。

實(shí)現(xiàn)單例的方式如下：

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

    public static Singleton getInstance() {
        for (;;) {
                        Singleton singleton = INSTANCE.get();
            if (null != singleton) {
                return singleton;
            }

                        singleton = new Singleton();
            if (INSTANCE.compareAndSet(null, singleton)) {
                return singleton;
            }
        }
    }   
}

這種方式實(shí)現(xiàn)的單例有啥優(yōu)缺點(diǎn)嗎？

優(yōu)點(diǎn)：不需要使用傳統(tǒng)的鎖機(jī)制來保證線程安全,CAS是一種基于忙等待的算法,依賴底層硬件的實(shí)現(xiàn),相對(duì)于鎖它沒有線程切換和阻塞的額外消耗,可以支持較大的并行度。

缺點(diǎn)：1、如果忙等待一直執(zhí)行不成功(一直在死循環(huán)中),會(huì)對(duì)CPU造成較大的執(zhí)行開銷。

? 2、如果N個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行到singleton = new Singleton();的時(shí)候，會(huì)有大量對(duì)象創(chuàng)建，很可能導(dǎo)致內(nèi)存溢出。

其它
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