线程安全单例

线程安全单例：面试高频难点与最佳实践剖析

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为什么面试官揪着线程安全单例不放？

单例模式看似基础，但线程安全的实现恰恰能考察候选人对并发编程、类加载机制和JVM内存模型的理解深度。面试中一旦被问到“如何实现线程安全的单例？”，千万别只答饿汉式，分分钟会被追问到怀疑人生！下面拆解几种主流方案，帮你彻底吃透线程安全单例。

经典方案一：饿汉式（简单但不够优雅）

这是最直接的线程安全单例实现：

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton(); // 类加载时初始化
    private Singleton() {} // 私有构造
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优点：写法简单，线程安全由JVM类加载机制保证。 致命缺点：无论用不用，实例都会被创建。如果初始化耗资源，会造成浪费。面试官通常期待你指出这一点。

方案二：懒汉式+同步方法（不推荐的低效版）

为了解决饿汉式的资源浪费，出现了懒加载：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() { // synchronized保证线程安全
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

缺点显而易见：synchronized加在方法上，每次调用getInstance()都同步，性能堪忧。在高并发场景下，这绝对不是合格的线程安全单例方案。

方案三：双重检查锁（DCL）- 面试必考点

这是优化性能的经典做法：

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance; // volatile关键！
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) { // 第一次检查
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) { // 第二次检查
                    instance = new Singleton(); // volatile防止指令重排序
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

核心要点：

volatile必不可少：它禁止JVM的指令重排序，防止返回未初始化完成的对象（半初始化问题）。
双重if判断：外层判断避免每次进同步块，内层判断防止多次实例化。
这是面试高频追问点！ 一定要解释清楚volatile的作用和DCL的原理。

方案四：静态内部类（推荐优雅实现）

利用JVM的类加载特性实现懒加载和线程安全：

public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static class Holder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); // 内部类加载时初始化
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.INSTANCE; // 首次调用触发Holder类加载
    }
}

优势：

懒加载：只有在调用getInstance()时，内部类Holder才会被加载，实例才被创建。
线程安全：由JVM保证类加载过程的线程安全。
无锁，性能优。
代码简洁，是很多框架的首选。

方案五：枚举（Effective Java 推荐）

Joshua Bloch在《Effective Java》中力荐的方式：

public enum Singleton {
    INSTANCE; // 天生单例
    public void doSomething() { ... }
}

绝对优势：

简洁至极。
无偿提供序列化安全：枚举实例的序列化由JVM保证唯一性。
反射安全：防止通过反射创建新实例。
编译期保证线程安全。 为什么面试官喜欢问这个？ 它能考察你是否关注最佳实践和语言特性。

面试实战策略

别只背答案：说清楚每种方案的适用场景和Trade-off（比如饿汉式适合轻量级对象）。
重点突出DCL的volatile：这是区分普通程序员和优秀程序员的分水岭。
主动提枚举单例：展示你的知识面和对《Effective Java》的熟悉度。
警惕陷阱：被问到“单例模式有哪些坑？”时，务必提及序列化破坏单例、反射攻击以及Clonable接口的风险。

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真正吃透线程安全单例，不仅能应对面试，更能加深对Java并发机制的理解。下次面试官再问，稳稳拿捏！