java面试常见模式问题---单例模式

/**
 * @Auther: csp1999
 * @Date: 2020/11/06/20:36
 * @Description: 单例设计模式-懒汉式
 */
public class SingletonLazy {
    // 当需要用到该实例的时候再创建实例对象
    private static SingletonLazy instance;
    /**
     * 构造函数私有化
     * 不能通过 new SingletonLazy() 的方式创建实例
     * 
     * 当需要用到该实例的时候在加载
     * 只能通过 SingletonLazy.getInstance() 这种方式获取实例
     */
    private SingletonLazy() {
    }
    /**
     * 单例对象的方法
     */
    public void process() {
        System.out.println("方法实例化成功！");
    }
    /**
     * 方式一：
     * <p>
     * 对外暴露一个方法获取该类的对象
     * <p>
     * 缺点：线程不安全，多线程下存在安全问题
     *
     * @return
     */
    public static SingletonLazy getInstance() {
        if (instance == null) {// 实例为null时候才创建
            /**
             * 线程安全问题：
             * 当某一时刻，两个或多个线程同时判断到instance == null成立的时候
             * 这些线程同时进入该if判断内部执行实例化
             * 则会新建出不止一个SingletonLazy实例
             */
            instance = new SingletonLazy();// 当需要的时候再进行实例化对象
        }
        return instance;
    }
    /**
     * 方式二：
     * 通过加synchronized锁 保证线程安全
     *
     * 采用synchronized 对方法加锁有很大的性能开销
     * 因为当getInstance2()内部逻辑比较复杂的时候，在高并发条件下
     * 没获取到加锁方法执行权的线程，都得等到这个方法内的复杂逻辑执行完后才能执行，等待浪费时间，效率比较低
     *
     * @return
     */
    public static synchronized SingletonLazy getInstance2() {
        if (instance == null) {// 实例为null时候才创建
            // 方法上加synchronized锁后可以保证线程安全
            instance = new SingletonLazy();// 当需要的时候再进行实例化对象
        }
        return instance;
    }
    /**
     * 方式三：
     * 在getInstance3()方法内，针对局部需要加锁的代码块加锁，而不是给整个方法加锁
     *
     * 也存在缺陷：
     * @return
     */
    public static SingletonLazy getInstance3() {
        if (instance == null) {// 实例为null时候才创建
            // 局部加锁后可以保证线程安全,效率较高
            // 缺陷：假设线程A和线程B
            synchronized (SingletonLazy.class){
                // 当线程A获得锁的执行权的时候B等待 A执行new SingletonLazy();实例化
                // 当A线程执行完毕后，B再获得执行权，这时候还是可以实例化该对象
                instance = new SingletonLazy();// 当需要的时候再进行实例化对象
            }
        }
        return instance;
    }
}

/**
 * 方式三改进版本：
 * 在getInstance3()方法内，针对局部需要加锁的代码块加锁，而不是给整个方法加锁
 *
 * DCL 双重检查锁定 (Double-Checked-Locking) 在多线程情况下保持高性能
 *
 * 这是否安全？ instance = new SingletonLazy(); 并不是原子性操作
 * jvm中 instance实例化内存模型流程如下：
 * 1.分配空间给对象
 * 2.在空间内创建对象
 * 3.将对象赋值给instance引用
 *
 * 假如出现如下顺序错乱的情况：
 * 线程的执行顺序为：1 -> 3 -> 2, 那么这时候会把值写回主内存
 * 则，其他线程就会读取到instance的最新值,但是这个是不完全的对象
 * (指令重排现象)
 *
 * @return
 */
public static SingletonLazy getInstance3plus() {
    if (instance == null) {// 实例为null时候才创建
        // 局部加锁后可以保证线程安全,效率较高
        // 假设线程A和线程B 
        synchronized (SingletonLazy.class){// 第一重检查
            // 当线程A获得锁的执行权的时候B等待 A执行new SingletonLazy();实例化
            // 当A线程执行完毕后，B再获得执行权，这时候再判断instance == null是否成立
            // 如果不成立，B线程无法 实例化SingletonLazy
            if (instance == null){// 第二重检查
                instance = new SingletonLazy();// 当需要的时候再进行实例化对象
            }
        }
    }
    return instance;
}

// 添加volatile 关键字，禁止实例化对象时，内存模型中出现指令重排现象
private static volatile SingletonLazy instance;
/**
 * 方式三再次升级版本：
 * 在getInstance3()方法内，针对局部需要加锁的代码块加锁，而不是给整个方法加锁
 *
 * DCL 双重检查锁定 (Double-Checked-Locking) 在多线程情况下保持高性能
 *
 * 解决指令重排问题——禁止指令重排
 * @return
 */
public static SingletonLazy getInstance3plusplus() {
    if (instance == null) {// 实例为null时候才创建
        // 局部加锁后可以保证线程安全,效率较高
        // 假设线程A和线程B
        synchronized (SingletonLazy.class){// 第一重检查
            // 当线程A获得锁的执行权的时候B等待 A执行new SingletonLazy();实例化
            // 当A线程执行完毕后，B再获得执行权，这时候再判断instance == null是否成立
            // 如果不成立，B线程无法 实例化SingletonLazy
            if (instance == null){// 第二重检查
                instance = new SingletonLazy();// 当需要的时候再进行实例化对象
            }
        }
    }
    return instance;
}

@Test
public void testSingletonLazy(){
    SingletonLazy.getInstance().process();
}

/**
 * @Auther: csp1999
 * @Date: 2020/11/06/21:39
 * @Description: 单例设计模式-饿汉式
 */
public class SingletonHungry {
    // 当类加载的时候就直接实例化对象
    private static SingletonHungry instance = new SingletonHungry();
    private SingletonHungry(){}
    /**
     * 单例对象的方法
     */
    public void process() {
        System.out.println("方法实例化成功！");
    }
    public static SingletonHungry getInstance(){
        return instance;// 当类加载的时候就直接实例化对象
    }
}

@Test
public void testSingletonHungry(){
    SingletonHungry.getInstance().process();
}