??我擔任面試官時，很喜歡請候選人寫一個單例模式，貌似波瀾不驚的問題能考察出很多 Java 基礎問題。

1 基礎單例模式 （正確姿勢）

??首先面試官請候選人寫一個單例模式，于是很多同學就會寫出如下代碼：

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

??恭喜你，這是最基礎的線程安全的單例模式，答對了。

要點：

• 單例模式需要有一個 private 構造函數，避免客戶端直接 new 出對象；
• 靜態方法 getInstance() 需要考慮多線程訪問時的競爭問題，但是靜態成員變量在對象構造時生成，優先與實例方法的調用，于是多線程沖突被巧妙的避免了。

2 延遲構造的單例模式（正確姿勢但略有瑕疵）

??方法1中的實例是在構造時創建的，于是，面試官繼續提問，如果instance需要延遲構造，需要怎么修改？
??于是，LazyInit的單例模式如下，使用時再構造對象。

要點：

• getInstance 是一個同步方法（synchronized），使用對象鎖，避免多線程導致的問題。

public class SingleInstance {
    private static SingleInstance instance ;
    private SingleInstance() {}
    public static synchronized SingleInstance getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingleInstance();
        }
        return instance;
    }
}

2.1 延遲構造的單例模式（錯誤姿勢）

??然后，面試官繼續提問，這種實現方式有效率問題，例如非首次調用getInstance時，大量線程只希望獲取一個已經構造完成的對象，但是也被迫等待，順序完成。如何修改能提高效率。
??于是，網上流傳很廣泛，可以說臭名昭著雙重檢查鎖（Double Checked Lock， DCL）的方案很可能會被寫出來：

public class SingleInstance {
    private static SingleInstance instance ;
    private SingleInstance() {}
    public static SingleInstance getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SingleInstance.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new SingleInstance();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

要點：

• DCL模式去掉了 getInstance 的 synchronized 修飾符，這樣instance != null 時，大量線程不用獲取鎖并等待，提高了效率；
• 如果 instance == null ，獲取class 的類鎖，初始化 instance。

問題點：

?? 上述設計貌似巧妙，實際上卻是有問題的：如下簡單的賦值語句，在JAVA中并不是原子操作。

instance = new SingleInstance();

?? 該語句可以抽象為如下三個操作，而這三個操作中 2 和 3 可能發生指令重排：先給 instance 分配一個內存，再對內存進程初始化。

memory =allocate();    //1：分配對象的內存空間 
ctorInstance(memory);  //2：初始化對象 
instance = memory;      //3：設置instance指向剛分配的內存地址

?? 于是回過頭來看DCL形式的方案：

• 線程A 在初始化 instance 對象的時，給instance分配了內存，但并未完成初始化；
• 線程B 判斷 instance 對象不為空，結果取走了一個未初始化完成的 instance；類似 C 語言中常見的野指針現象。

2.2 DCL單例模式（正確姿勢）

?? 那么正確的 DCL 應該如何修改。在 JAVA 1.5 版本之后，volatile 關鍵字可以保證字段可見性的同時，防止編譯器進行指令重排。但是volatile并不能保證操作的原子性，所以鎖還是要加的。上述 DCL 模式修改一行即可：

private static volatile SingleInstance instance ;

?? 但是，這種雙重檢查的代碼還是令人不爽，有沒有更優雅的實現形式呢？

3 延遲初始化占位類模式 （正確姿勢）

??《Java 并發編程實踐》中提供了一種Holder類的的模式，很好的解決了延遲加載和多線程訪問的問題：

public class SingleInstance {
    private static class SingleInstanceHolder {
        public static SingleInstance instance = new SingleInstance();
    }
    private SingleInstance() {};
    public static SingleInstance getInstance() {
        return SingleInstanceHolder.instance;
    }
}

要點：

• 提供一個靜態內部類 Holder，getInstance時才會Holder對象才會構造；Java 虛擬機會保證對象構造完成優先與線程訪問，防止多線程沖突問題。

總結

??面試官考察單例模式，著眼點并不在于考察設計模式本身，面試官預留的“坑”在多線程訪問方面：

• 初級候選人應當正確寫出模式一，或者模式二，具備設計模式和多線程訪問的基本知識。
• 中高級候選人應當正確理解 volatile synchronized final 等基本語義，具備JAVA 內存模型的基本知識，了解指令重排，變量可見性等概念，設計線程安全的類。