本文主要介紹java的單例模式，以及詳細剖析靜態內部類之所以能夠實現單例的原理。OK，廢話不多說，進入正文。

首先我們要先了解下單例的四大原則：

1.構造私有。
2.以靜態方法或者列舉返回例項。

3.確保例項只有一個，尤其是多執行緒環境。

4.確保反序列換時不會重新構建物件。

我們常用的單例模式有：

餓漢模式、懶漢模式、雙重鎖懶漢模式、靜態內部類模式、列舉模式，我們來逐一分析下這些模式的區別。

1.餓漢模式：

public class SingleTon{
   private static SingleTon INSTANCE = new SingleTon();
 private SingleTon(){}
public static SingleTon getInstance(){ return INSTANCE; }}
餓漢模式在類被初始化時就已經在記憶體中建立了物件，以空間換時間，故不存線上程安全問題。

2.懶漢模式：

public class SingleTon{
   private static SingleTon  INSTANCE = null;
   private SingleTon(){}
   public static SingleTon getInstance() {  
   if(INSTANCE == null){
      INSTANCE = new SingleTon(); 
    } 
  }
}
懶漢模式在方法被呼叫後才建立物件，以時間換空間，在多執行緒環境下存在風險。

3.雙重鎖懶漢模式(Double Check Lock)

public class SingleTon{
  private static SingleTon  INSTANCE = null;
  private SingleTon(){}
  public static SingleTon getInstance(){if(INSTANCE == null){
   synchronized(SingleTon.class){
     if(INSTANCE == null){ 
        INSTANCE = new SingleTon();
       } 
     } 
    } 
  }
}

DCL模式的優點就是，只有在物件需要被使用時才建立，第一次判斷 INSTANCE == null為了避免非必要加鎖，當第一次載入時才對例項進行加鎖再例項化。這樣既可以節約記憶體空間，又可以保證執行緒安全。但是，由於jvm存在亂序執行功能，DCL也會出現執行緒不安全的情況。具體分析如下：

INSTANCE  = new SingleTon(); 
這個步驟，其實在jvm裡面的執行分為三步：

          1.在堆記憶體開闢記憶體空間。
      2.在堆記憶體中例項化SingleTon裡面的各個引數。
      3.把物件指向堆記憶體空間。

由於jvm存在亂序執行功能，所以可能在2還沒執行時就先執行了3，如果此時再被切換到執行緒B上，由於執行了3，INSTANCE 已經非空了，會被直接拿出來用，這樣的話，就會出現異常。這個就是著名的DCL失效問題。

不過在JDK1.5之後，官方也發現了這個問題，故而具體化了volatile，即在JDK1.6及以後，只要定義為private volatile static SingleTon  INSTANCE = null;就可解決DCL失效問題。volatile確保INSTANCE每次均在主記憶體中讀取，這樣雖然會犧牲一點效率，但也無傷大雅。

3.靜態內部類模式：

public class SingleTon{
  private SingleTon(){}
 
  private static class SingleTonHoler{
     private static SingleTon INSTANCE = new SingleTon();
 }
 
  public static SingleTon getInstance(){
    return SingleTonHoler.INSTANCE;
  }
}
靜態內部類的優點是：外部類載入時並不需要立即載入內部類，內部類不被載入則不去初始化INSTANCE，故而不佔記憶體。即當SingleTon第一次被載入時，並不需要去載入SingleTonHoler，只有當getInstance()方法第一次被呼叫時，才會去初始化INSTANCE,第一次呼叫getInstance()方法會導致虛擬機器載入SingleTonHoler類，這種方法不僅能確保執行緒安全，也能保證單例的唯一性，同時也延遲了單例的例項化。

那麼，靜態內部類又是如何實現執行緒安全的呢？首先，我們先了解下類的載入時機。

類載入時機：JAVA虛擬機器在有且僅有的5種場景下會對類進行初始化。
1.遇到new、getstatic、setstatic或者invikestatic這4個位元組碼指令時，對應的java程式碼場景為：new一個關鍵字或者一個例項化物件時、讀取或設定一個靜態欄位時(final修飾、已在編譯期把結果放入常量池的除外)、呼叫一個類的靜態方法時。
2.使用java.lang.reflect包的方法對類進行反射呼叫的時候，如果類沒進行初始化，需要先呼叫其初始化方法進行初始化。
3.當初始化一個類時，如果其父類還未進行初始化，會先觸發其父類的初始化。
4.當虛擬機器啟動時，使用者需要指定一個要執行的主類(包含main()方法的類)，虛擬機器會先初始化這個類。
5.當使用JDK 1.7等動態語言支援時，如果一個java.lang.invoke.MethodHandle例項最後的解析結果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法控制代碼，並且這個方法控制代碼所對應的類沒有進行過初始化，則需要先觸發其初始化。
這5種情況被稱為是類的主動引用，注意，這裡《虛擬機器規範》中使用的限定詞是"有且僅有"，那麼，除此之外的所有引用類都不會對類進行初始化，稱為被動引用。靜態內部類就屬於被動引用的行列。

我們再回頭看下getInstance()方法，呼叫的是SingleTonHoler.INSTANCE，取的是SingleTonHoler裡的INSTANCE物件，跟上面那個DCL方法不同的是，getInstance()方法並沒有多次去new物件，故不管多少個執行緒去呼叫getInstance()方法，取的都是同一個INSTANCE物件，而不用去重新建立。當getInstance()方法被呼叫時，SingleTonHoler才在SingleTon的執行時常量池裡，把符號引用替換為直接引用，這時靜態物件INSTANCE也真正被建立，然後再被getInstance()方法返回出去，這點同餓漢模式。那麼INSTANCE在建立過程中又是如何保證執行緒安全的呢？在《深入理解JAVA虛擬機器》中，有這麼一句話:

 虛擬機器會保證一個類的<clinit>()方法在多執行緒環境中被正確地加鎖、同步，如果多個執行緒同時去初始化一個類，那麼只會有一個執行緒去執行這個類的<clinit>()方法，其他執行緒都需要阻塞等待，直到活動執行緒執行<clinit>()方法完畢。如果在一個類的<clinit>()方法中有耗時很長的操作，就可能造成多個程序阻塞(需要注意的是，其他執行緒雖然會被阻塞，但如果執行<clinit>()方法後，其他執行緒喚醒之後不會再次進入<clinit>()方法。同一個載入器下，一個型別只會初始化一次。)，在實際應用中，這種阻塞往往是很隱蔽的。

故而，可以看出INSTANCE在建立過程中是執行緒安全的，所以說靜態內部類形式的單例可保證執行緒安全，也能保證單例的唯一性，同時也延遲了單例的例項化。

那麼，是不是可以說靜態內部類單例就是最完美的單例模式了呢？其實不然，靜態內部類也有著一個致命的缺點，就是傳參的問題，由於是靜態內部類的形式去建立單例的，故外部無法傳遞引數進去，例如Context這種引數，所以，我們建立單例時，可以在靜態內部類與DCL模式裡自己斟酌。

最後粗略的介紹下列舉型別的單例吧。

列舉單例：

public enum SingleTon{
  INSTANCE;
        public void method(){
        //TODO
     }
}
列舉在java中與普通類一樣，都能擁有欄位與方法，而且列舉例項建立是執行緒安全的，在任何情況下，它都是一個單例。我們可直接以

SingleTon.INSTANCE
的方式呼叫。

參考資料：
    《深入理解JAVA虛擬機器》
    《Android原始碼設計模式解析與實戰》
    《java虛擬機器規範》
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作者：走著不語 
來源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/mnb65482/article/details/80458571 
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