手写单例模式以及保证安全性

单例模式的几个特点

为了确保全局只有一个类的实例，所以类的构造器要私有化
单例类必须由自己创建自己的唯一实例
单例类必须给其他对象提供这一个实例

单例模式是一个最简单的设计模式，属于创建型结构。比如我们 window 中的任务管理器，回收站，操作系统就是一个单例的设计。也就是说我们使用的对象永远是同一个。程序中的单例大致可以分为 4 大类。饿汉式、懒汉式、双重锁和静态内部类。我们先来说饿汉式

饿汉式

饿汉式是一个简单的写法，和名字一样。他很饿，饿的话救急着要东西。所以他会在类加载的时候就初始化。是一个线程安全的操作。但因为不是懒加载，所以不管我们用没用这个实例。他都会实例化。可能会造成一些不必要的内存。浪费内存资源。

/**
 * @className: Singleton
 * @description: 饿汉式
 * @date: 2022/08/25
 * @author: Sora33
 */
public class Singleton {

    // 饿汉
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }
}

懒汉式

懒汉式和饿汉式相反。支持懒加载，也就是我们使用的时候才会去实例化对象。我们可以使用 synchronized 来保证饿汉式的线程安全。但是加锁自然会降低效率。我们大多数情况下是用不到同步的

/**
 * @className: Lazy
 * @description: 懒汉式
 * @date: 2022/08/25
 * @author: Sora33
 */
public class Lazy {
    private volatile static Lazy instance;

    // 懒汉
    private Lazy() {}

    // 这里加上synchronized可以保证懒汉模式的线程安全
    public static synchronized Lazy getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Lazy();
        }
        return instance;
    }

}

双重锁 (DCL)

为了解决以上两个类的弊端。我们的双重锁出现了。双重锁全名叫双重检查锁（Double checked locking of Singleton)，和名字一样，会检查两次。由原本加在方法上的锁加载了内部，这样的话，只有第一次初始化的时候才会上锁。后续获取实例的时候就不会因为锁而影响性能。

/**
 * @className: DCL
 * @description: 双重检查锁
 * @date: 2022/08/25
 * @author: Sora33
 */
public class DCL {

    // 双重检查锁
    // 因为JVM具有指令重排的性质。而volatile可以起的一个主要作用是禁止指令重排。保证了多线程并发环境下的安全，也就是说强制让程序按顺序走 
    private static volatile DCL dclInstance;

    private DCL() {}

    public static DCL getDclInstance() {
        // 第一次检查
        if (dclInstance == null) {
            // 锁住整个类
            synchronized (DCL.class) {
                // 第二次检查
                if (dclInstance == null) {
                    // 初始化操作
                    dclInstance = new DCL();
                }
            }
        }
        return dclInstance;
    }
}

静态内部类

静态内部类也是一个很好用的实现单例的方法。本质上是通过类加载机制原理实现的延迟加载。当外部类被加载的时候，内部类并没有被加载，只有我们调用 getInstance () 这个方法才会去加载 StaticHolder () 这个方法。这个时候去创建实例。并且只会被实例化一次。做到了延迟化加载，线程安全。

/**
 * @className: StaticClass
 * @description:
 * @date: 2022/08/25
 * @author: Sora33
 */
public class StaticClass {
    // 静态内部类
    private static class StaticHolder{
        // 创建实例
        private static final StaticClass INSTANCE = new StaticClass();
    }
  
		// 私有化构造方法，防止外部实例化
    private StaticClass() {}
    
    // 获取实例
    public static StaticClass getInstance() {
        return StaticHolder.INSTANCE;
    }
}