摘要：防止指令重排序防止時(shí)指令重排序?qū)е缕渌€程獲取到未初始化完的對(duì)象。枚舉類默認(rèn)枚舉實(shí)例的創(chuàng)建是線程安全的，所以不需要擔(dān)心線程安全的問題。

單例模式是23種GOF模式中最簡單，也是最經(jīng)常出現(xiàn)的一種設(shè)計(jì)模式，也是面試官最常愛考的一種模式，為什么呢？
因?yàn)閱卫Ｊ阶銐蚝唵危帉懸粋€(gè)單例模式代碼幾分鐘就能搞定，所以設(shè)計(jì)模式中面試官通常會(huì)選取單例模式作為出題。
下面把單例模式分幾個(gè)點(diǎn)，分別說說哪些地方面試官能考你？

通常面試官會(huì)很籠統(tǒng)的問你，什么是單例模式？單例模式用來解決了什么痛點(diǎn)？沒有單例模式我們會(huì)怎么辦？單例模式他有什么缺點(diǎn)嗎？

單例模式是最簡單的設(shè)計(jì)模式之一，屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對(duì)象的方式，確保只有單個(gè)對(duì)象被創(chuàng)建。這個(gè)設(shè)計(jì)模式主要目的是想在整個(gè)系統(tǒng)中只能出現(xiàn)類的一個(gè)實(shí)例，即一個(gè)類只有一個(gè)對(duì)象。
單例模式的解決的痛點(diǎn)就是節(jié)約資源，節(jié)省時(shí)間從兩個(gè)方面看:

1.由于頻繁使用的對(duì)象，可以省略創(chuàng)建對(duì)象所花費(fèi)的時(shí)間，這對(duì)于那些重量級(jí)的對(duì)象而言，是很重要的.

2.因?yàn)椴恍枰l繁創(chuàng)建對(duì)象，我們的GC壓力也減輕了，而在GC中會(huì)有STW(stop the world)，從這一方面也節(jié)約了GC的時(shí)間
單例模式的缺點(diǎn)：簡單的單例模式設(shè)計(jì)開發(fā)都比較簡單，但是復(fù)雜的單例模式需要考慮線程安全等并發(fā)問題，引入了部分復(fù)雜度。

擴(kuò)展:從你的回答中能進(jìn)行哪些擴(kuò)展呢？我們談到了GC，有可能這時(shí)候就會(huì)問你GC，STW等知識(shí)。談缺點(diǎn)的時(shí)候談到了復(fù)雜的單例模式，
這個(gè)時(shí)候可能會(huì)問你讓你設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)秀的單例模式你會(huì)怎么設(shè)計(jì)，會(huì)怎么實(shí)現(xiàn)？

通常這里面試官會(huì)問你單例模式怎么設(shè)計(jì)，需要看重哪些方面？一般來說單例模式有哪些實(shí)現(xiàn)方式？

設(shè)計(jì)單例模式的時(shí)候一般需要考慮幾種因素:

-線程安全
-延遲加載
-代碼安全:如防止序列化攻擊，防止反射攻擊(防止反射進(jìn)行私有方法調(diào)用)
-性能因素

一般來說，我們?nèi)ゾW(wǎng)上百度去搜大概有7，8種實(shí)現(xiàn)，，下面列舉一下需要重點(diǎn)知道的
餓漢，懶漢(線程安全，線程非安全)，雙重檢查(DCL)(重點(diǎn)),內(nèi)部類，以及枚舉(重點(diǎn))，

擴(kuò)展:我們上面說到了各個(gè)模式的實(shí)現(xiàn)，這個(gè)時(shí)候很有可能會(huì)叫你手寫各個(gè)模式的代碼。當(dāng)然也有可能會(huì)問你線程安全，代碼安全等知識(shí)。

餓漢模式的代碼如下:

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

餓漢模式代碼比較簡單，對(duì)象在類中被定義為private static，通過getInstance()，通過java的classLoader機(jī)制保證了單例對(duì)象唯一。
擴(kuò)展:

有可能會(huì)問instance什么時(shí)候被初始化？
Singleton類被加載的時(shí)候就會(huì)被初始化，java虛擬機(jī)規(guī)范雖然沒有強(qiáng)制性約束在什么時(shí)候開始類加載過程，但是對(duì)于類的初始化，虛擬機(jī)規(guī)范則嚴(yán)格規(guī)定了有且只有四種情況必須立即對(duì)類進(jìn)行初始化，遇到new、getStatic、putStatic或invokeStatic這4條字節(jié)碼指令時(shí)，如果類沒有進(jìn)行過初始化，則需要先觸發(fā)其初始化。 生成這4條指令最常見的java代碼場景是：1）使用new關(guān)鍵字實(shí)例化對(duì)象2）讀取一個(gè)類的靜態(tài)字段（被final修飾、已在編譯期把結(jié)果放在常量池的靜態(tài)字段除外）3）設(shè)置一個(gè)類的靜態(tài)字段（被final修飾、已在編譯期把結(jié)果放在常量池的靜態(tài)字段除外）4）調(diào)用一個(gè)類的靜態(tài)方法
class的生命周期?
class的生命周期一般來說會(huì)經(jīng)歷加載、連接、初始化、使用、和卸載五個(gè)階段
class的加載機(jī)制
這里可以聊下classloader的雙親委派模型。

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;  
    }  
}  

synchronized同步塊里面能夠保證只創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象。但是通過在synchronized的外面增加一層判斷，就可以在對(duì)象一經(jīng)創(chuàng)建以后，不再進(jìn)入synchronized同步塊。這種方案不僅減小了鎖的粒度，保證了線程安全，性能方面也得到了大幅提升。

同時(shí)這里要注意一定要說volatile，這個(gè)很關(guān)鍵，volatile一般用于多線程的可見性，但是這里是用來防止指令重排序的。

擴(kuò)展:

首先要回答可見性，這個(gè)是毋庸質(zhì)疑的，然后可能又會(huì)考到j(luò)ava內(nèi)存模型。

防止指令重排序: 防止new Singleton時(shí)指令重排序?qū)е缕渌€程獲取到未初始化完的對(duì)象。instance = new Singleton()這句，這并非是一個(gè)原子操作，事實(shí)上在 JVM 中這句話大概做了下面 3 件事情。1.給 instance 分配內(nèi)存2.調(diào)用 Singleton 的構(gòu)造函數(shù)來初始化成員變量3.將instance對(duì)象指向分配的內(nèi)存空間（執(zhí)行完這步 instance 就為非 null 了）

但是在 JVM 的即時(shí)編譯器中存在指令重排序的優(yōu)化。也就是說上面的第二步和第三步的順序是不能保證的，最終的執(zhí)行順序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，則在 3 執(zhí)行完畢、2 未執(zhí)行之前，被線程二搶占了，這時(shí) instance 已經(jīng)是非 null 了（但卻沒有初始化），所以線程二會(huì)直接返回 instance，然后使用，然后報(bào)錯(cuò)。

順便也可以說下volatie原理用內(nèi)存屏障

這里可以從synchroized能保證原子性，volatile不能保證說起，以及講下synchroized是重量級(jí)鎖，甚至可以所以下他和Lock的區(qū)別等等。

互斥同步。如lock,synchroized

非阻塞同步。如cas。

不同步。如threadLocal,局部變量。

public enum Singleton{
    INSTANCE;
}

默認(rèn)枚舉實(shí)例的創(chuàng)建是線程安全的，所以不需要擔(dān)心線程安全的問題。同時(shí)他也是《Effective Java》中推薦的模式。最后通過枚舉類，他能自動(dòng)避免序列化/反序列化攻擊，以及反射攻擊(枚舉類不能通過反射生成)。

單例模式雖然看起來簡單，但是設(shè)計(jì)的Java基礎(chǔ)知識(shí)非常多，如static修飾符、synchronized修飾符、volatile修飾符、enum等。這里的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都可以變成面試官下手的考點(diǎn)，而單例只是作為一個(gè)引子，考到最后看你到底掌握了多少?？茨愕膹V度和深度到底是怎么樣的。

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