安对象安全发布的四种策略

本节例子内容较多~

四种方法概述

在静态初始化函数中初始化一个函数的引用
将对象的引用保存到volatile类型域AtomicReference对象中
将对象的引用保存到某个正确构造对象的final类型域中（后续再进行补充！）
将对象的引用保存到一个由锁保存的域中
代码演示

通过在Spring框架中构造线程安全且只被初始化一次的不同单例(Singleton)进行演示。

懒汉模式：（单例实例在第一次使用时进行创建）

@NotThreadSafe
public class SingletonExample1 {

    // 私有构造函数
    private SingletonExample1() {
    }

    // 单例对象
    private static SingletonExample1 instance = null;

    // 静态的工厂方法
    public static SingletonExample1 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonExample1();
        }
        return instance;
    }
}

分析一下：

单线程时使用没问题。
多线程时，当多个线程同时判断到instance == null，那么该多个线程都会创建一个实例，即非线程安全，因此该方法无法保证实例只被初始化一次。

饿汉模式：（单例实例在类装载时进行创建）

@ThreadSafe
public class SingletonExample2 {

    // 私有构造函数
    private SingletonExample2() {

    }

    // 单例对象
    private static SingletonExample2 instance = new SingletonExample2();

    // 静态的工厂方法
    public static SingletonExample2 getInstance() {
        return instance;
    }
}

分析一下：

该方式为线程安全。
不足：如果单例类的构造方法中有较多的处理逻辑，导致类加载慢，可能会引起性能问题。
由于是饿汉模式，如果只声明了该类但实际不调用该类，即造成系统资源的浪费。

改造的懒汉模式-1：synchronized标识工厂方法

@ThreadSafe
@NotRecommend
public class SingletonExample3 {

    // 私有构造函数
    private SingletonExample3() {
    }

    // 单例对象
    private static SingletonExample3 instance = null;

    // 静态的工厂方法
    public static synchronized SingletonExample3 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonExample3();
        }
        return instance;
    }
}

分析一下：

是线程安全的。
通过给工厂方法添加synchronized关键字实现。
不推荐使用：通过阻塞线程->牺牲性能，达到线程安全目的。

改造的懒汉模式-2：（双重同步锁单例模式）

@NotThreadSafe
public class SingletonExample4 {

    // 私有构造函数
    private SingletonExample4() {
    }

    // JVM和cpu优化，发生了指令重排

    // 1、memory = allocate() 分配对象的内存空间
    // 3、instance = memory 设置instance指向刚分配的内存
    // 2、ctorInstance() 初始化对象

    // 单例对象
    private static SingletonExample4 instance = null;

    // 静态的工厂方法
    public static SingletonExample4 getInstance() {
        if (instance == null) { // 双重检测机制        // B
            synchronized (SingletonExample4.class) { // 同步锁
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonExample4(); // A - 3
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

分析一下：

非线程安全。
将synchronized标识下沉到方法的实现中
外层instance == null和方法实现中的synchronized标识共同保证只有一个线程进行初始化。
内层的instance == null为防止上一时刻中可能存在的线程进行了初始化。

非线程安全分析：

当执行实例初始化instance = new SingletonExample4()时，CPU内部过程为：

memory = allocate() -> 分配对象的内存空间；
ctorInstance() -> 初始化对象；
instance = memory -> 设置instance指向刚分配的内存。

但是！！
在多线程环境中，由于JVM和CPU优化，会发生指令重排，CPU内部顺序为：（其中的1、2、3是指令间的原始顺序）

memory = allocate() -> 分配对象的内存空间；
instance = memory -> 设置instance指向刚分配的内存。
ctorInstance() -> 初始化对象；

因此，此时的双重同步锁机制中产生了变化：

若两个线程A和B，其中线程A执行到初始化instance = new SingletonExample4()，此时恰好正处于指令重排的instance = memory ，即设置instance指向刚分配的内存，同时线程B恰好处于外层的instance == null判断，发现此时内存中该instance指向的内存地址不为nul，则会直接return instance，但此时的instance只是分配了内存还未进行初始化，即产生错误！为非线程安全！！

但是！！！！！
既然是内存中实例未完全初始化，怎么解决呢？？
想起来之前说过的volatile关键字的用法了没？？？
它通过加入内存屏障，限制JVM或CPU进行指令重排！！

将该实例用volatile标识声明：

1	private volatile static SingletonExample5 instance = null;

此时，该双重同步锁单例模式就是线程安全的了！！

实例枚举模式：

public class SingletonExample7 {

    // 私有构造函数
    private SingletonExample7() {
    }

    public static SingletonExample7 getInstance() {
        return Singleton.INSTANCE.getInstance();
    }

    //枚举类
    private enum Singleton {
        INSTANCE;

        private SingletonExample7 singleton;

        Singleton() {
            singleton = new SingletonExample7();
        }

        public SingletonExample7 getInstance() {
            return singleton;
        }
    }
}

分析一下：

枚举模式是最安全的！较推荐的写法！
通过枚举类中指定一个单例Singleton的实例INSTANCE枚举实现。
其中Singleton(){xxxx}域，是通过JVM保证这个方法在被调用前初始化，并绝对只调用一次。
相比于懒汉模式，它的安全性更易保证；相比于饿汉模式，它是在实际调用时才进行初始化，并直接取到其值，不会有系统资源的占用浪费。

四种方法概述

代码演示

懒汉模式：（单例实例在第一次使用时进行创建）

饿汉模式：（单例实例在类装载时进行创建）

改造的懒汉模式-1：synchronized标识工厂方法

改造的懒汉模式-2：（双重同步锁单例模式）

非线程安全分析：

实例枚举模式：