Java面试必问：手把手教你打造线程安全的单例模式

单例模式作为设计模式中最经典的一种，在面试中常常会被问到。它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。然而，要实现线程安全的单例模式却并不简单。今天，我们就来聊聊如何优雅地实现这一模式。

首先，让我们来回顾一下单例模式的基本要素：

1. 私有的构造函数
2. 提供一个静态方法或属性返回该实例
3. 确保只有一个实例被创建

接下来，我将从最基本的懒汉式单例模式开始，逐步向你展示如何一步步实现线程安全的版本。

懒汉式单例模式：简单的开始

懒汉式单例模式是最直观的一种实现方式。它的特点是只有在第一次调用getInstance方法时才创建实例。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

这个版本虽然实现了单例模式，但它是线程不安全的。当多个线程同时执行getInstance方法时，可能会创建多个实例。所以，我们需要对其进行改造。

双重检查锁定：线程安全的开端

为了保证线程安全，我们可以使用双重检查锁定机制。在这个模式下，我们首先检查实例是否已经存在，如果不存在，则进入同步块，再次检查实例是否已经被其他线程创建。

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

这里使用了volatile关键字确保instance变量的可见性和有序性。虽然这个版本解决了线程安全问题，但它仍然不是最高效的方案，因为每次调用getInstance方法时都需要进行同步。

饿汉式单例模式：直接加载实例

饿汉式单例模式在类加载的时候就创建实例，因此不需要担心线程安全问题。

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

这种方法简单高效，但由于实例在应用程序启动时就被创建，可能会占用不必要的内存。

静态内部类：最佳实践

静态内部类是一种非常优雅的实现方式，它结合了饿汉式和懒汉式的优点。

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

这种方式利用了Java类加载机制的延迟特性，只有在第一次调用getInstance方法时才会创建实例，且保证了线程安全。

总结

实现线程安全的单例模式有多种方法，每种方法都有其优缺点。从最初的懒汉式到最终的静态内部类，我们一步步优化了单例模式的实现。希望这篇文章能帮助你在面试中轻松应对关于单例模式的问题！如果你还有其他疑问或者想了解更多关于Java的设计模式，请随时告诉我。