單例，大家肯定都不陌生，這是Java中很重要的一個設計模式。其實單例模式看上去簡單，實際上卻又很多容易被忽視的地方，因爲他涉及到一些線程安全的問題，稍不留神就可能入坑。
本文，就通過一次面試經歷來深入介紹下和單例有關的那點事兒！本文的第一人稱是面試候選人！
之所以會聊到單例，是因爲面試者的簡歷上寫了"熟悉常用的設計模式"，面試官在問他熟悉哪種設計模式的時候，我回答"自己對單例比較瞭解"，但是面試沒等結束，我就發現我還是太年輕了。
Q：你日常開發中都是怎麼實現單例的呀？
A：我一般使用懶漢模式實現單例的。
Q：你用的懶漢方式實現的單例是線程安全的嗎？
A：（這我知道，我用的肯定是線程安全的）我使用的時候，用了synchronized，所以我的實現是線程安全的。
懶漢模式
所謂"懶漢"，指的是並不會事先初始化出單例對象，而是在第一次使用的時候再進行初始化，懶漢模式有兩種寫法，分別是線程安全的和非線程安全的。
線程不安全的懶漢模式：
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
線程安全的懶漢模式：
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
Q：那你知道懶漢模式有什麼優缺點嗎？
A：（這還能難道我麼？）懶漢模式可以在第一次真正用到的時候再實例化，避免了創建無效的對象。但是缺點是第一次使用的時候需要耗費時間進行對象的初始化。
這個時候我已經有點竊喜了，感覺面試官問的問題完全在我的射程範圍內，哈哈哈...
Q：那除了懶漢模式，餓漢你有了解嗎？
A：（我就猜到他會問這個，其實在回答懶漢的時候我已經知道了）我知道的，餓漢就是在類初始化的時候創建單例對象。
Q：具體是怎麼實現的呢？如何在類初始化是創建對象？
A：（剛問的時候我稍微有點懵，不過很快反應過來了）就是使用static定義全局對象，在對象聲明的時候直接new一個對象，或者使用靜態代碼塊。
餓漢模式
所謂"餓漢"，是指等不及要趕緊創建單例對象，即在類加載的過程中就進行單例對象的創建。具體實現方式也有多種。
餓漢模式：
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
餓漢模式變種：
public class Singleton {
private Singleton instance = null;
static {
instance = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return this.instance;
}
}
Q：那餓漢模式是線程安全的嗎？
A：額....應該是吧，嗯，（我要堅定，不能讓面試官看出我不會）是的，是線程安全的。
Q：爲什麼餓漢模式是線程安全的呢？怎麼實現的呢？
A：（回答上一個問題的時候我就有點發慌了，果然還是逃不過去）應該是類加載的時候線程安全的吧？（這個我真的是不太確定，也是有點緊張，沒回答好）
餓漢如何保證線程安全
通過定義靜態的成員變量，以保證單例對象可以在類初始化的過程中被實例化。
這其實是利用了ClassLoader的線程安全機制。ClassLoader的loadClass方法在加載類的時候使用了synchronized關鍵字。
所以， 除非被重寫，這個方法默認在整個裝載過程中都是線程安全的。所以在類加載過程中對象的創建也是線程安全的。
Q：好的，沒關係，那雙重校驗鎖這種單例你有了解嗎？
A：知道一點，就是通過同步代碼塊代替了懶漢模式中的同步方法，來減小鎖的粒度，減少阻塞。但是避免併發，需要進行兩次非空判斷，所以叫做雙重鎖校驗。
雙重校驗鎖實現單例：
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
Q：那你知道爲什麼已經用到了synchronized進行了同步，還需要使用volatile對單例對象進行修飾嗎？
A：(這個我還真的沒有注意過，只是胡亂回答了一堆volatile不能保證原子性之類的。但是面試官不是很滿意，後來我自己查了一下)
雙重鎖校驗的單例中爲什麼要使用volatile
因爲編譯器有可能進行指令重排優化，使得singleton對象再未完成初始化之前就對其進行了賦值，這樣其他人拿到的對象就可能是個殘缺的對象了。使用volatile的目的是避免指令重排。保證先進性初始化，然後進行賦值
Q：那你聽說過指令重排嗎？
A：(當時我回答沒聽說過，後來才知道，原來面試官在引導回回答上一個問題，可惜自己太傻了，這裏看出面試官還是比較友善的。)
慌張，除了慌張還是慌張...
Q：OK ，沒關係的，那你還知道有其他方式可以實現單例嗎？
A：好像是使用枚舉可以實現單例
枚舉實現單例：
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void whateverMethod() {
}
}
Q：知道枚舉實現單例有什麼好處嗎？
A：寫法簡單，幾行代碼就能搞定了。
Q：還有呢？
A：（還好我看過枚舉的實現）枚舉其實底層是依賴Enum類實現的，這個類的成員變量都是static類型的，並且在靜態代碼塊中實例化的，和餓漢有點像， 所以他天然是線程安全的。
Q：還有呢？
A：（我的天，怎麼還有？）還有的我就不是很清楚了。
枚舉實現單例的好處
除了寫法簡單，線程安全以外，枚舉還有一個好處，那就是"枚舉可以解決反序列化會破壞單裏的問題"
在枚舉序列化的時候，Java僅僅是將枚舉對象的name屬性輸出到結果中，反序列化的時候則是通過java.lang.Enum的valueOf方法來根據名字查找枚舉對象。同時，編譯器是不允許任何對這種序列化機制的定製的，因此禁用了writeObject、readObject、readObjectNoData、writeReplace和readResolve等方法。
普通的Java類的反序列化過程中，會通過反射調用類的默認構造函數來初始化對象。所以，即使單例中構造函數是私有的，也會被反射給破壞掉。由於反序列化後的對象是重新new出來的，所以這就破壞了單例。
但是，枚舉的反序列化並不是通過反射實現的。所以，也就不會發生由於反序列化導致的單例破壞問題。
Q：好的，那我還有最後一個問題，如果不讓你是用synchronized和lock，你知道怎麼實現一個線程安全的單例嗎？
A：（這個問題很有意思，我根據我自己的理解回答了好幾種，但是好像都不是面試官想要的答案，這是另外一個話題了，下次再單獨分享吧。）
本文轉載自微信公衆號：程序員面試現場
