涉及知识

JVM内存模型
Java并发
JVM加载类以及初始化过程

单例的三个要素：

懒加载
线程安全
序列化与反序列化

Java中单例正确的三种写法

volatile + doubleCheck
SingletonHolder
Enum

doubleCheck + volatile 关键字

理论上可行的 doubleCheck写法

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

doubleCheck的思路：
假设有ABC三个线程，开始执行。

第5行为空,执行第6行。

假设AB两个线程，此时都走到了第6行，再假设A线程跑的比谁都快先执行了第6行。此时，B线程在第6行线程等待。

A线程在第7行，instance为空，执行第8行，初始化instance,释放锁，到12行.

B线程获得锁,继续执行第7行，instance不为空，跳过执行12行。

假设C此时执行到第5行，判断不为空，直接12行返回，省去再次加锁的开销。

可以看到理论上的方法考虑的很全面，既能保证单例，又能省去重复加锁的开销。但是没有考虑到JVM实际上的的内存模型，这种单例是有问题的。
正确的写法是什么呢？只需要多加一个volatile关键字就可以了,后面说为什么。

1	private static volatile Singleton instance;

JVM内存模型

先盗用一张图，原bolg是链接

硬件层面
在计算机的硬件设计层面,CPU和主存(是指我们常说的多少G的内存这部分)和CPUCache以及cpu上寄存器速度差别很大，寄存器>CPUCache>>主存。CPU读取的时候优先寄存器，然后CPUCache然后主存，当访问同一个对象时，就会出现同步的问题。
线程分配
现代计算机的CPU基本都是多核，所以可以在每个核心上跑个一个线程。假设JAVA程序中开了4个线程，可能这4个线程并行在跑。当这写线程访问一个共享数据时，是怎么处理的呢？
对象在JVM上的分配

在JVM中，分为栈和堆，基本变量在栈上，对象实例在堆上。假设堆中有个对象Obj
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class Obj{
public int data=0;
pulic void add(){
data++;
}
}
当AB两个线程同时访问Obj.add()方法时,会各自copy一份Obj的data到自己的线程栈中，进行++操作,拆解开来，分为
- 拷贝data
- 执行+1操作
- 写回data
JVM内存与硬件联系
上述操作对应到硬件层面
- A线程对应的CPU核心从主存读取到Obj.data,缓存到cpuCace中，
- cpu执行+1操作，写回cpuCache。
- 在某个时刻,将cpuCache写回主存。
  那么，问题就来了
- 在A线程所在的CPU未将cpuCache写回到主存时，主存上data还是0
- 假设线程B所在的CPU_B也执行add方法，则在A和B的CPU缓存中，data的值为1,主存中data的值为0.这明显与预期data=2不符合。
volatile关键字，在JVM规范中，对volatile域的写入操作happens-before于每一个后续对同一个域的读写操作。

volatile语义保证被修饰的变量被修改后，立马刷会主存，其它CPUCache发现被volatile关键字修饰的变量被刷回主存后，会重新从主存读取变量。
doubleCheck中volatile解释
回想一下doubleCheck中未加volatile时的情景。AB两个线程分别跑在CPU_A和CPU_B上。A创建了实例instance，但是有可能未将缓存刷新到主存上.B访问时，主存上的instance仍然为空，又构造了一遍，这就出问题了。加上volatile，问题解决。

优点：just work
缺点：太罗嗦了，同时没有保证单例的第三个特点 性序列化与反序列化 ，，或者说需要我们处理

SingletonHolder写法

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

优点：简单而又优雅。
缺点：单例的第三个特点 性序列化与反序列化 没有保证

分析占坑

Enum写法

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public enum Singleton{
    INSTANCE;
}

优点: 简单，同时，emum机制保证了3个特性
缺点：Android平台不推荐? 出处

Enums often require more than twice as much memory as static constants. You should strictly avoid using enums on Android.