Java单例你所不知道的事，与Volatile关键字有染

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如果问一个码农最先接触到的设计模式是什么，单例设计模式一定最差也是“之一”。

单例，Singleton，保证内存中只有一份实例对象存在。

问：为什么要有单例？

答：此对象可能会为成千上百的线程所用，当然不希望不希望每次使用都要new一个新的 对象，也可能是使用不多但是初始化需要消耗大量内存，也可能需要消耗大量cpu运算，又可能仅仅是为了为实例内进行数据管理同步。总之，单例只希望初始化 一遍，且唯一存在，在实际开发中所用甚多。

问：单例既然只存在一份成员变量，且外部主要也是调用其方法。为什么不能用static方法和static变量来代替单例呢？

答：static方法和变量理论可行。但是：第一，静态方法不能实现多态，不能继承，不符合Java的设计理念；第二，单例不用的时候，因为他是一个对象而存在，可以提供销毁对象的方法，但是如果用static就永远留在了内存中。

单例实现：

首先想到的自然是最简单的实现方式，私有化构造函数，然后将该实例保存为static final，也就是饿汉式

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

    private Singleton(){

    }

    public Singleton getInstance(){
        return SINGLETON_INSTANCE;
    }
}

缺点：类初始化即创建对象，即使没有想要获取单例，仍然会初始化该实例对象，占用内存。

然后我们想到的是懒汉式，到需要单例的时候再初始化

public class Singleton {
    private static Singleton sSingleton;

    private Singleton(){

    }

    public Singleton getInstance(){
        if(sSingleton == null){
            sSingleton = new Singleton();
        }
        return sSingleton;
    }
}

缺点：多线程获取该单例时，若果t1执行到了class Singleton {  

•     private static Singleton sSingleton;  
•       
•     private Singleton(){  
•           
•     }  
•       
•     public Singleton getInstance(){  
•         synchronized (Singleton.class) {  
•             if(sSingleton == null){  
•                 sSingleton = new Singleton();  
•             }  
•         }  
•         return sSingleton;  
•     }  
• }  

缺点：每次执行getInstance的时候，都会进入同步代码块，保证线程同步，但效率低！

继续，改为double-check lock ,已经快接近真理

public class Singleton {
    private static Singleton sSingleton;

    private Singleton(){

    }

    public Singleton getInstance(){
        if(sSingleton == null){
            synchronized (Singleton.class) {
                if(sSingleton == null){
                    sSingleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return sSingleton;
    }
}

保证只有单例为空，才进入同步实例化，实例化一次以后，不会再进入同步锁，貌似已经完美解决。

故事还没有完。。。

首先我们要了解一下jvm的内存模型，自己用qq截图在桌面上截图，然后用涂鸦工具画的，画的丑，凑合看

Java中的内存数据存在主寄存器中。由于cpu的执行效率比内存的读取效率快很多，所以为了提高效率使用cpu高速缓存，每个线程会对自己线程中用到的变量，在自己的线程缓存内存中留下一个副本，但这样就可能造成线程的memory和main memory不同步，从而造成脏读。

好了祭出Volatile关键字。volatile，词典释意为爆炸的，不稳定的。用该关键字修饰一个变量，意在告诉jvm该变量是线程不安全的。首先在当线程需要访问该变量时，jvm将拒绝该线程memory中保留主memory的duplicate，需要读写直接到main memory中读取，避免脏读。只需要用Volatile修饰sSingleton就可以了，牺牲了一点效率，安全和性能总是相斥的嘛。

public class Singleton {
    private static volatile Singleton sSingleton;

    private Singleton(){

    }

    public Singleton getInstance(){
        if(sSingleton == null){
            synchronized (Singleton.class) {
                if(sSingleton == null){
                    sSingleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return sSingleton;
    }
}

需要注意的是：volatile只能保证多线程读取的是同一块内存的数据，所以如果操作必须是原子操作，比如赋值操作是原子操作，但 voilatile int n; n=n+1就不是。如果不是原子操作，就只能乖乖使用syncnized同步锁了。syncnized线程锁也可以实现线程安全，他的原理是获取监视器，然后将thread memory和main memory中数据同步，然后执行代码块，最后再将改变写回main memory，最后释放监视器，原理不同，更费效率，但是可以保证非原子操作的线程安全。

最后说一句volatile是java1.5加入的，之前貌似是有bug的。