双重校验锁

单例模式

作用：如果一个全局使用的类需要频繁地创建与销毁，那么我们可以用单例模式来减少内存的开销。

定义：一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供。”比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。

要点：一单例类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

实现角度：一是单例模式的类只提供私有的构造函数，二是类定义中含有一个该类的静态私有对象，三是该类提供了一个静态的公有的函数用于创建或获取它本身的静态私有对象。

双重校验锁

双重校验锁(DCL)是单例模式中，懒汉式的一种实现方式，线程安全。因为有两次判空校验，所以叫双重校验锁，一次是在同步代码块外，一次是在同步代码块内。

注：拼多多、百度一面要求手写单例。

为什么在同步代码块内还要再检验一次？

第一个if减少性能开销，第二个if避免生成多个对象实例。

现有三个线程A，B，C，假设线程A和线程B同时调用getSingleton()时，判断第一层if判断都为空，这时线程A先拿到锁，线程B在代码块外层等待。线程A进行第二层if判断，条件成立后new了一个新对象，创建完成，释放锁，线程B拿到锁，进行第二层if判断，singleton不为空，直接返回singleton释放锁，避免生成多个对象实例。线程线C调用getSingleton时第一层判断不成立，直接拿到singleton对象返回，避免进入锁，减少性能开销。

《Java并发编程之美》翟陆续中介绍

为什么要用volatile关键字？

singleton = new Singleton();这行代码并不是一个原子指令，可能会在JVM中进行指令重排；

new 实例背后的指令，我们通过使用 javap -c指令，查看字节码如下：

　　 // 创建 Singleton 对象实例，分配内存
       0: new           #5                 
    // 复制栈顶地址，并再将其压入栈顶
       3: dup
    // 调用构造器方法，初始化 Singleton对象
       4: invokespecial #6         // Method "<init>":()V
    // 存入局部方法变量表
       7: astore_1

从字节码可以看到创建一个对象实例，可以分为三步：

(1)分配对象内存(给singleton分配内存)。

(2)调用构造器方法，执行初始化（调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量）。

(3)将对象引用赋值给变量(执行完这步 singleton 就为非 null 了)。

在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。指令重排并不影响单线程内的执行结果，但是在多线程内可能会影响结果。也就是说上面的2和3的顺序是不能保证的，但是并不会重排序 1 的顺序，因为 2,3 指令需要依托 1 指令执行结果。最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。

1-3-2的情况

上面多线程执行的流程中，如果线程A获取到锁进入创建对象实例，这个时候发生了指令重排序。当线程A 执行到 t3 时刻(singleton已经非null了，但是却没有初始化)，此时线程 B 抢占了，由于此时singleton已经不为 Null，会直接返回 singleton对象，然后使用singleton对象，然而该对象还未初始化，就会报错。我们只需将 singleton 变量声明成 volatile 就可以禁止指令重排，避免这种现象发生。