單態(tài)定義:
Singleton模式主要作用是保證在Java應(yīng)用程序中，一個(gè)類Class只有一個(gè)實(shí)例存在。
Singleton模式就為我們提供了這樣實(shí)現(xiàn)的可能。使用Singleton的好處還在于可以節(jié)省內(nèi)存，因?yàn)樗拗屏?br>實(shí)例的個(gè)數(shù)，有利于Java垃圾回收（garbage collection）。
使用Singleton注意事項(xiàng)：
有時(shí)在某些情況下，使用Singleton并不能達(dá)到Singleton的目的，如有多個(gè)Singleton對(duì)象同時(shí)被不同的類
裝入器裝載；在EJB這樣的分布式系統(tǒng)中使用也要注意這種情況，因?yàn)镋JB是跨服務(wù)器，跨JVM的
單態(tài)模式的演化：
單態(tài)模式是個(gè)簡(jiǎn)單的模式，但是這個(gè)簡(jiǎn)單的模式也有很多復(fù)雜的東西。
（注意：在這里補(bǔ)充一下，現(xiàn)在單態(tài)模式其實(shí)有一個(gè)寫(xiě)法是不錯(cuò)的見(jiàn)這里：http://www.aygfsteel.com/dreamstone/archive/2007/02/27/101000.html，但還是建議看完這篇文章，因?yàn)榻忉尩氖虑槭遣灰粯拥模@里說(shuō)的是為什么double-checked不能使用.）
一，首先最簡(jiǎn)單的單態(tài)模式，單態(tài)模式1
import java.util.*;
class Singleton
{
private static Singleton instance;
private Vector v;
private boolean inUse;
private Singleton()
{
v = new Vector();
v.addElement(new Object());
inUse = true;
}
public static Singleton getInstance()
{
if (instance == null) //1
instance = new Singleton(); //2
return instance; //3
}
}
這個(gè)單態(tài)模式是不安全的，為什么說(shuō)呢 ？因?yàn)闆](méi)考慮多線程，如下情況
Thread 1 調(diào)用getInstance() 方法，并且判斷instance是null，然後進(jìn)入if模塊，
在實(shí)例化instance之前，
Thread 2搶占了Thread 1的cpu
Thread 2 調(diào)用getInstance() 方法，并且判斷instance是null，然後進(jìn)入if模塊，
Thread 2 實(shí)例化instance 完成，返回
Thread 1 再次實(shí)例化instance
這個(gè)單態(tài)已經(jīng)不在是單態(tài)
二，為了解決剛才的問(wèn)題：?jiǎn)螒B(tài)模式2
public static synchronized Singleton getInstance()
{
if (instance == null) //1
instance = new Singleton(); //2
return instance; //3
}
采用同步來(lái)解決，這種方式解決了問(wèn)題，但是仔細(xì)分析
正常的情況下只有第一次時(shí)候，進(jìn)入對(duì)象的實(shí)例化，須要同步，
其它時(shí)候都是直接返回已經(jīng)實(shí)例化好的instance不須要同步，
大家都知到在一個(gè)多線程的程序中，如果同步的消耗是很大的，很容易造成瓶頸
三，為了解決上邊的問(wèn)題：?jiǎn)螒B(tài)模式3，加入同步
public static Singleton getInstance()
{
if (instance == null)
{
synchronized(Singleton.class) {
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
同步改成塊同步，而不使用函數(shù)同步，但是仔細(xì)分析，
又回到了模式一的狀態(tài)，再多線程的時(shí)候根本沒(méi)有解決問(wèn)題
四，為了對(duì)應(yīng)上邊的問(wèn)題：?jiǎn)螒B(tài)模式4，也就是很多人采用的Double-checked locking
public static Singleton getInstance()
{
if (instance == null)
{
synchronized(Singleton.class) { //1
if (instance == null) //2
instance = new Singleton(); //3
}
}
return instance;
}
這樣，模式一中提到的問(wèn)題解決了。不會(huì)出現(xiàn)多次實(shí)例化的現(xiàn)象
當(dāng)?shù)谝淮芜M(jìn)入的時(shí)候，保正實(shí)例化時(shí)候的單態(tài),在實(shí)例化后，多線程訪問(wèn)的時(shí)候直接返回，不須要進(jìn)入同步模塊，
既實(shí)現(xiàn)了單態(tài)，又沒(méi)有損失性能。表面上看我們的問(wèn)題解決了，但是再仔細(xì)分析：
我們來(lái)假象這中情況：
Thread 1 :進(jìn)入到//3位置，執(zhí)行new Singleton()，但是在構(gòu)造函數(shù)剛剛開(kāi)始的時(shí)候被Thread2搶占cpu
Thread 2 :進(jìn)入getInstance()，判斷instance不等于null,返回instance，
（instance已經(jīng)被new，已經(jīng)分配了內(nèi)存空間,但是沒(méi)有初始化數(shù)據(jù))
Thread 2 :利用返回的instance做某些操做，失敗或者異常
Thread 1 :取得cpu初始化完成
過(guò)程中可能有多個(gè)線程取到了沒(méi)有完成的實(shí)例，并用這個(gè)實(shí)例作出某些操做。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
出現(xiàn)以上的問(wèn)題是因?yàn)?br>mem = allocate(); //分配內(nèi)存
instance = mem; //標(biāo)記instance非空
//未執(zhí)行構(gòu)造函數(shù),thread 2從這里進(jìn)入
ctorSingleton(instance); //執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)
//返回instance
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五，證明上邊的假想是可能發(fā)生的，字節(jié)碼是用來(lái)分析問(wèn)題的最好的工具，可以利用它來(lái)分析
下邊一段程序：（為了分析方便，所以漸少了內(nèi)容）
字節(jié)碼的使用方法見(jiàn)這里，利用字節(jié)碼分析問(wèn)題
class Singleton
{
private static Singleton instance;
private boolean inUse;
private int val;
private Singleton()
{
inUse = true;
val = 5;
}
public static Singleton getInstance()
{
if (instance == null)
instance = new Singleton();
return instance;
}
}
得到的字節(jié)碼
;asm code generated for getInstance
054D20B0 mov eax,[049388C8] ;load instance ref
054D20B5 test eax,eax ;test for null
054D20B7 jne 054D20D7
054D20B9 mov eax,14C0988h
054D20BE call 503EF8F0 ;allocate memory
054D20C3 mov [049388C8],eax ;store pointer in
;instance ref. instance
;non-null and ctor
;has not run
054D20C8 mov ecx,dword ptr [eax]
054D20CA mov dword ptr [ecx],1 ;inline ctor - inUse=true;
054D20D0 mov dword ptr [ecx+4],5 ;inline ctor - val=5;
054D20D7 mov ebx,dword ptr ds:[49388C8h]
054D20DD jmp 054D20B0
上邊的字節(jié)碼證明，猜想是有可能實(shí)現(xiàn)的
六：好了，上邊證明Double-checked locking可能出現(xiàn)取出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的情況，那么我們還是可以解決的
public static Singleton getInstance()
{
if (instance == null)
{
synchronized(Singleton.class) { //1
Singleton inst = instance; //2
if (inst == null)
{
synchronized(Singleton.class) { //3
inst = new Singleton(); //4
}
instance = inst; //5
}
}
}
return instance;
}
利用Double-checked locking 兩次同步，中間變量,解決上邊的問(wèn)題。
（下邊這段話我只能簡(jiǎn)單的理解，翻譯過(guò)來(lái)不好，所以保留原文，list 7是上邊的代碼，list 8是下邊的
The code in Listing 7 doesn't work because of the current definition of the memory model.
The Java Language Specification (JLS) demands that code within a synchronized block
not be moved out of a synchronized block. However, it does not say that
code not in a synchronized block cannot be moved into a synchronized block.
A JIT compiler would see an optimization opportunity here.
This optimization would remove the code at
//4 and the code at //5, combine it and generate the code shown in Listing 8:）
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list 8
public static Singleton getInstance()
{
if (instance == null)
{
synchronized(Singleton.class) { //1
Singleton inst = instance; //2
if (inst == null)
{
synchronized(Singleton.class) { //3
//inst = new Singleton(); //4
instance = new Singleton();
}
//instance = inst; //5
}
}
}
return instance;
}
If this optimization takes place, you have the same out-of-order write problem we discussed earlier.
如果這個(gè)優(yōu)化發(fā)生，將再次發(fā)生上邊提到的問(wèn)題，取得沒(méi)有實(shí)例化完成的數(shù)據(jù)。
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以下部分為了避免我翻譯錯(cuò)誤誤導(dǎo)打家，保留原文
Another idea is to use the keyword volatile for the variables inst and instance.
According to the JLS (see Resources), variables declared volatile are supposed to
be sequentially consistent, and therefore, not reordered.
But two problems occur with trying to use volatile to fix the problem with
double-checked locking:
The problem here is not with sequential consistency.
Code is being moved, not reordered.
Many JVMs do not implement volatile correctly regarding sequential consistency anyway.
The second point is worth expanding upon. Consider the code in Listing 9:
Listing 9. Sequential consistency with volatile
class test
{
private volatile boolean stop = false;
private volatile int num = 0;
public void foo()
{
num = 100; //This can happen second
stop = true; //This can happen first
//...
}
public void bar()
{
if (stop)
num += num; //num can == 0!
}
//...
}
According to the JLS, because stop and num are declared volatile,
they should be sequentially consistent. This means that if stop is ever true,
num must have been set to 100.
However, because many JVMs do not implement the sequential consistency feature of volatile,
you cannot count on this behavior.
Therefore, if thread 1 called foo and thread 2 called bar concurrently,
thread 1 might set stop to true before num is set to 100.
This could lead thread 2 to see stop as true, but num still set to 0.
There are additional problems with volatile and the atomicity of 64-bit variables,
but this is beyond the scope of this article.
See Resources for more information on this topic.
簡(jiǎn)單的理解上邊這段話，使用volatile有可能能解決問(wèn)題，volatile被定義用來(lái)保正一致性，但是很多虛擬機(jī)
并沒(méi)有很好的實(shí)現(xiàn)volatile，所以使用它也會(huì)存在問(wèn)題。
最終的解決方案：
（1），單態(tài)模式2，使用同步方法
（2），放棄同步，使用一個(gè)靜態(tài)變量，如下
class Singleton
{
private Vector v;
private boolean inUse;
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton()
{
v = new Vector();
inUse = true;
//...
}
public static Singleton getInstance()
{
return instance;
}
}
但使用靜態(tài)變量也會(huì)存在問(wèn)題，問(wèn)題見(jiàn) 這篇文章
而且如在文章開(kāi)頭提到的，使用EJB跨服務(wù)器，跨JVM的情況下，單態(tài)更是問(wèn)題
好了是不是感覺(jué)單態(tài)模式根本沒(méi)法使用了，其實(shí)上邊都是特殊情況，這中特殊情況的出現(xiàn)是有條件的，只要
根據(jù)你的具體應(yīng)用，回避一些，就能解決問(wèn)題，所以單態(tài)還是可以使用的。但是在使用前慎重，自己考慮好自己
的情況適合哪種情況。
參考
http://www.jdon.com/designpatterns/singleton.htm
Double-checked locking and the Singleton pattern
When is a singleton not a singleton?