设计模式 - 单例模式 - Tips

为什么双重检查会带来空指针异常 问题？

if (instance == null) {             
    synchronized (Singleton.class) {                                 
        if (instance == null) {                     
            instance = new Singleton();                 
        }             
    }         
}

instance = new Singleton();

上述加粗的代码并不是原子操作，包含三个步骤：

1. 为 Singleton 分配内存地址

2. 执行 Singleton() 构造方法，初始化成员变量等

3. 将内存地址赋值给 instance 变量

假设线程 A 正在执行：

instance = new Singleton();   

由于指令 **重排序，**线程 A 可能在构造函数执行之前，就已经将内存地址赋值给 instance，导致 instance 变为非 null。此时线程 B 会认为 instance 已经是合法对象，于是直接使用，结果可能：

• 访问尚未初始化的字段

• 抛出 NullPointerException

• 出现逻辑错误或不可预知的行为

为什么可以通过 静态内部类 实现懒汉式 单例模式 ？

public class Singleton {     
    private Singleton() {}     
    
    private static class SingletonHolder {         
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();     
    }        
    
    public static Singleton getInstance() {              
        return SingletonHolder.INSTANCE; 
    }  
}

这依赖于 Java 类加载机制的特性：

• JVM 在加载外部类的过程中不会加载静态内部类，只有内部类的属性 / 方法被调用时才会进行加载（懒汉式）

• JVM 在加载类的时候会自动保证线程安全，一个类在 JVM 中只会被加载一次