1、單例模式

      關於單例模式，就不再詳細敘述，想必大家都耳熟能詳了，簡單回顧下吧。以下是單例模式的一個例子：

1. publicclass DoubleCheckedLock {  
2.     privatestatic DoubleCheckedLock instance;    
3.     publicstatic DoubleCheckedLock getInstance() {    
4.         if (instance == null) {    
5.             instance=new DoubleCheckedLock();  
6.         }    
7.         return instance;    
8.     }    
9. }  

      上述的例子，如果是在併發的情況下，就會遇到嚴重的問題。比如執行緒A在判斷instance為空時，進入new操作，new操作還未完成時，此時執行緒B也執行到判斷instance是否為NULL，那麼可能就會造成執行緒A和執行緒B都在new，那就違背了單例模式的原本含義了。那麼既然需要保證只有一個例項，我們是否可以通過synchronized關鍵字來解決呢？

1. publicclass DoubleCheckedLock {  
2.     privatestatic DoubleCheckedLock instance;    
3.     publicstaticsynchronized DoubleCheckedLock getInstance() {    
4.         if (instance == null) {    
5.             instance=new DoubleCheckedLock();  
6.         }    
7.         return instance;    
8.     }    
9. }  

    不可否認，synchronized關鍵字是可以保證單例，但是程式的效能卻不容樂觀，原因在於getInstance()整個方法體都是同步的，這就限定了訪問速度。其實我們需要的僅僅是在首次初始化物件的時候需要同步，對於之後的獲取不需要同步鎖。因此，可以做進一步的改進：

1. publicclass DoubleCheckedLock {  
2.     privatestatic DoubleCheckedLock instance;    
3.     publicstatic DoubleCheckedLock getInstance() {    
4.         if (instance == null) {  //step1
5.             synchronized (DoubleCheckedLock.class) { //step2
6.                 if(instance==null){ //step3
7.                     instance=new DoubleCheckedLock(); //step4
8.                 }  
9.             }  
10.         }    
11.         return instance;    
12.     }    
13. }  

    這樣我們將上鎖的粒度降低到了僅僅是初始化例項的那部分，從而使程式碼即正確又保證了執行效率。這就是所謂的“雙檢鎖”機制（顧名思義）。

     雙檢鎖機制的出現確實是解決了多執行緒並行中不會出現重複new物件，而且也實現了懶載入，但是很可惜，這樣的寫法在很多平臺和優化編譯器上是錯誤的，原因在於：instance=new DoubleCheckedLock()這行程式碼在不同編譯器上的行為是無法預知的。一個優化編譯器可以合法地如下實現 instance=new DoubleCheckedLock():

1. 給新的實體instance分配記憶體；

2. 呼叫DoubleCheckedLock的建構函式來初始化instance。

    現在想象一下有執行緒A和B在呼叫DoubleCheckedLock，執行緒A先進入，在執行到步驟4的時候被踢出了cpu。然後執行緒B進入，B看到的是instance已經不是null了（記憶體已經分配），於是它開始放心地使用instance，但這個是錯誤的，因為A還沒有來得及完成instance的初始化,而執行緒B就返回了未被初始化的instance例項。

當我們結合Java虛擬機器的類載入過程就會更好理解。對於JVM載入類過程，我還不是很熟悉，所以簡要地介紹下：

jvm載入一個類大體分為三個步驟：
1）載入階段：就是在硬碟上尋找java檔案對應的class檔案，並將class檔案中的二進位制資料載入到記憶體中，將其放在執行期資料區的方法區中去，然後在堆區建立一個java.lang.Class物件，用來封裝在方法區內的資料結構；
2）連線階段：這個階段分為三個步驟，步驟一：驗證，當然是驗證這個class檔案裡面的二進位制資料是否符合java規範；步驟二：準備，為該類的靜態變數分配記憶體空間，並將變數賦一個預設值，比如int的預設值為0；步驟三：解析，這個階段就不好解釋了，將符號引用轉化為直接引用，涉及到指標；
3）初始化階段：當我們主動呼叫該類的時候，將該類的變數賦於正確的值(這裡不要和第二階段的準備混淆了)，舉個例子說明下兩個區別，比如一個類裡有private static int i = 5; 這個靜態變數在"準備"階段會被分配一個記憶體空間並且被賦予一個預設值0，當道到初始化階段的時候會將這個變數賦予正確的值即5，瞭解了吧！

      因此，雙檢鎖對於基礎型別（比如int）適用。因為基礎型別沒有呼叫建構函式這一步。那麼對於雙檢鎖中因編譯器的優化無法保證執行順序的問題，具體地說是在C++下是精簡指令集(RISC)機器的編譯器會重新排列編譯器生成的組合語言指令,從而使程式碼能夠最佳運用RISC處理器的平行特性，因此有可能破壞雙檢鎖模式。對於此問題，查閱了不少解決方案，主要有以下幾種：

1)使用memory barrier,，關於merrory barrier的介紹，可參閱博文《Memory barrier》。

2）java中可考慮volatile關鍵字定義新的語意來解決這個問題，關於volatile關鍵字的使用，可見博文《volatile關鍵字》。