编写一个线程安全的单例模式

实现线程安全的单例模式，面试官通常考察的是你对 指令重排序、原子性、以及 JVM 加载机制 的理解。

最推荐的两种写法是 “双重检查锁（DCL）” 和 “静态内部类”。

1. 双重检查锁 (Double-Check Locking, DCL)

这是面试中最常写的版本，因为它能体现你对 volatile 和锁性能优化的理解。

public class Singleton {
    // 必须加 volatile，防止指令重排序
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {} // 私有构造防止外部实例化

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) { // 第一次检查：避免不必要的锁竞争
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) { // 第二次检查：确定真的没被创建
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

面试官必问：为什么要加 volatile？

• 关键点： instance = new Singleton(); 并不是一个原子操作。它分为三步：

  1. 分配内存空间。

  2. 初始化对象。

  3. 将 instance 指向分配的地址。

• 如果没有 volatile，CPU 可能会为了优化执行 1 -> 3 -> 2。

• 如果线程 A 执行到 3 但还没执行 2，线程 B 进来判断 instance != null，直接拿走了一个还没初始化的半成品对象，导致空指针异常。

2. 静态内部类 (Static Inner Class) —— 最推荐

这种方式既实现了懒加载（Lazy Loading），又保证了绝对的线程安全，代码还简洁。

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    // 静态内部类
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

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

原理：

• 线程安全： 虚拟机会保证一个类的 <clinit>() 方法在多线程环境中被正确地加锁、同步。

• 懒加载： 只有在调用 getInstance() 时，才会加载 SingletonHolder 类，此时才实例化对象，不占用多余内存。

3. 枚举单例 (Enum) —— 最安全

如果你想给面试官一个“标准答案之外”的惊喜，可以提这个。

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void doSomething() { }
}

优点：

• 防反射/防序列化： 前面两种方法都可以通过反射暴力破解（拿到私有构造函数），或者通过序列化破坏单例。枚举是 JVM 底层保证的，唯一能防止这些手段的单例实现。

总结建议

• 口播面试： 先说双重检查锁，然后主动解释 volatile 的作用（显得你懂底层）。

• 笔试/写代码： 写静态内部类版本，显得你代码风格稳健且追求优雅。

• 炫技点： 提一句“如果涉及反序列化，枚举单例是最安全的”。