單例模式，是Java中比較常見的一個設計模式，也是我在面試時經常會問到的一個問題。 經過我的初步統計，基本上有60%左右的人可以說出2-4種單例的實現方式，有40%左右的人可以說出5-6種單例的實現方式，只有20%左右的人能夠說出7種單例的實現。 而只有不到1%的人能夠說出7種以上的單例實現。 其實 ...
單例模式，是Java中比較常見的一個設計模式，也是我在面試時經常會問到的一個問題。
經過我的初步統計，基本上有60%左右的人可以說出2-4種單例的實現方式，有40%左右的人可以說出5-6種單例的實現方式，只有20%左右的人能夠說出7種單例的實現。
而只有不到1%的人能夠說出7種以上的單例實現。
其實，作為面試官，我大多數情況下之所以問單例模式，是因為這個題目可以問到很多知識點。
比如線程安全、類載入機制、synchronized的原理、volatile的原理、指令重排與記憶體屏障、枚舉的實現、反射與單例模式、序列化如何破壞單例、CAS、CAS的ABA問題、Threadlocal等知識。
一般情況下，只需要從單例開始問起，大概就可以完成一場面試的整個流程，把我想問的東西都問完，可以比較全面的瞭解一個面試者的水平。
以下，是一次面試現場的還原，從單例模式開始：
Q：你知道怎麼不使用synchronized和lock實現一個線程安全的單例嗎？
A：我知道，可以使用"靜態內部類"實現。
靜態內部類實現單例模式：
Q：除了靜態內部類還會其他的方式嗎？
A：還有就是兩種餓漢模式。
餓漢實現單例模式：
餓漢變種實現單例模式：
Q：那你上面提到的幾種都是線程安全的嗎？
A：是線程安全的
Q：那是如何做到線程安全的呢？
A：應該是因為我使用了static，然後類載入的時候就線程安全了吧？
Q：其實你說的並不完全對，因為以上幾種雖然沒有直接使用synchronized，但是也是間接用到了。
（這裡面根據回答情況會朝兩個不同的方向展開：1、類載入機制、模塊化等；2、繼續深入問單例模式）
類載入過程的線程安全性保證
以上的靜態內部類、餓漢等模式均是通過定義靜態的成員變數，以保證單例對象可以在類初始化的過程中被實例化。
這其實是利用了ClassLoader的線程安全機制。ClassLoader的loadClass方法在載入類的時候使用了synchronized關鍵字。
所以， 除非被重寫，這個方法預設在整個裝載過程中都是線程安全的。所以在類載入過程中對象的創建也是線程安全的。
Q：那還回到剛開始的問題，你知道怎麼不使用synchronized和lock實現一個線程安全的單例嗎？
（並不是故意窮追不捨，而是希望能可以引發麵試者的更多思考）
A：額、、、那枚舉吧，枚舉也可以實現單例。
枚舉實現單例模式：
Q：那你知道枚舉單例的原理嗎？如何保證線程安全的呢？
枚舉單例的線程安全問題
枚舉其實底層是依賴Enum類實現的，這個類的成員變數都是static類型的，並且在靜態代碼塊中實例化的，和餓漢有點像， 所以他天然是線程安全的。
Q：所以，枚舉其實也是藉助了synchronized的，那你知道哪種方式可以完全不使用synchronized的嗎？
A：en....我想想
Q：（過了一會他好像沒有思路）你知道CAS嗎？使用CAS可以實現單例嗎？
（面試中，如果面試者對於鎖比較瞭解的話，那我大多數情況下都會繼續朝兩個方向深入問：1、鎖的實現原理；2、非鎖，如CAS、ThreadLocal等）
A：哦，我知道，CAS是一項樂觀鎖技術，當多個線程嘗試使用CAS同時更新一個變數時，只有其中一個線程能更新成功。
藉助CAS（AtomicReference）實現單例模式：
public class Singleton {
private static final AtomicReference<Singleton> INSTANCE = new AtomicReference<Singleton>();
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
for (;;) {
Singleton singleton = INSTANCE.get();
if (null != singleton) {
return singleton;
}
singleton = new Singleton();
if (INSTANCE.compareAndSet(null, singleton)) {
return singleton;
}
}
}
}
Q：使用CAS實現的單例有沒有什麼優缺點呀？
A：用CAS的好處在於不需要使用傳統的鎖機制來保證線程安全，CAS是一種基於忙等待的演算法，依賴底層硬體的實現，相對於鎖它沒有線程切換和阻塞的額外消耗，可以支持較大的並行度。
Q：你說的好像是優點？那缺點呢？
CAS實現的單例的缺點
CAS的一個重要缺點在於如果忙等待一直執行不成功(一直在死迴圈中)，會對CPU造成較大的執行開銷。
另外，代碼中，如果N個線程同時執行到 singleton = new Singleton();的時候，會有大量對象被創建，可能導致記憶體溢出。
Q：好的，除了使用CAS以外，你還知道有什麼辦法可以不使用synchronized實現單例嗎？
A：這回真的不太知道了。
Q：（那我再提醒他一下吧）可以考慮下ThreadLocal，看看能不能實現？
（面試者沒有思路的時候，我幾乎都會先做一下提醒，實在沒有思路再換下一個問題）
A：ThreadLocal？這也可以嗎？
Q：你先說下你理解的ThreadLocal是什麼吧
（通過他的回答，貌似對這個思路有些疑惑，不著急。先問一個簡單的問題，讓面試者放鬆一下，找找自信，然後再繼續問）
ThreadLoacal
ThreadLocal會為每一個線程提供一個獨立的變數副本，從而隔離了多個線程對數據的訪問衝突。對於多線程資源共用的問題，同步機制(synchronized)採用了“以時間換空間”的方式，而ThreadLocal採用了“以空間換時間”的方式。
同步機制僅提供一份變數，讓不同的線程排隊訪問，而ThreadLocal為每一個線程都提供了一份變數，因此可以同時訪問而互不影響。
Q：那理論上是不是可以使用ThreadLocal來實現單例呢？
A：應該也是可行的。
使用ThreadLocal實現單例模式：
Q：嗯嗯，好的，那有關單例模式的實現的問題我就問的差不多了。
(ThreadLocal這種寫法主要是考察面試者對於ThreadLocal的理解，以及是否可以把知識活學活用，但是實際上，這種所謂的"單例"，其實失去了單例的意義...)
（但是說實話，能回答到這一題的人很少，大多數面試者基本上在前面幾道題就已經沒有思路了，大多數情況下根本不會問到這個問題就要改方向了）
A：（心中竊喜）嗯嗯，學習到很多，感謝
Q：那...你知道如何破壞單例嗎？
（單例問題，必問的一個。通過這個引申到序列化和反射的相關知識）
A：(額....)
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