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安全的单例模式

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双重检查模式

以双重检查模式为例

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public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    public static Singleton getSingleton(){
        if(singleton==null){
            synchronized (Singleton.class){
                if(singleton==null){
                    singleton=new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

最常见的单例实现，但是这个单例实现有三个问题

问题一

虽然已经使用synchronized进行同步，但在第4步创建对象时，会有下面的伪代码：

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memory=allocate(); //1：分配内存空间
ctorInstance();   //2:初始化对象
singleton=memory; //3:设置singleton指向刚排序的内存空间

当线程A在执行上面伪代码时，2和3可能会发生重排序，因为重排序并不影响运行结果，还可以提升性能，所以JVM是允许的。如果此时伪代码发生重排序，步骤变为1->3->2,线程A执行到第3步时，线程B调用getsingleton方法，在判断singleton==null时不为null，则返回singleton。但此时singleton并还没初始化完毕，线程B访问的将是个还没初始化完毕的对象。当声明对象的引用为volatile后，2、3步会被禁止重排序

问题二

这种代码不能防止被直接创建
所以要添加私有构造函数

问题三

即使构造函数私有化，也不能防止被反射攻击
比如

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public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Singleton s1=Singleton.getSingleton();
        Constructor<Singleton> constructor=Singleton.class.getDeclaredConstructor();
        constructor.setAccessible(true);
        Singleton s2=constructor.newInstance();
        System.out.println(s1==s2);
    }
}

输出为false
其中constructor.setAccessible(true);调用方法或者产生初始化对象实例的时候会践行权限检查
，这个问题解决思路就是防止私有的构造方法被创建两次

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private static boolean flag=true;
    private Singleton(){
        synchronized (Singleton.class){
            if(flag){
                flag=false;
            }else {
                throw new RuntimeException("对象已存在");
            }
        }
    }

再一次使用反射代码测试，输出结果

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Exception in thread "main" java.lang.reflect.InvocationTargetException
	at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method)
	at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:62)
	at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:45)
	at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:423)
	at test.test.Test.main(Test.java:10)
Caused by: java.lang.RuntimeException: 对象已存在
	at test.test.Singleton.<init>(Singleton.java:11)
	... 5 more

完整双重检查模式代码

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public class Singleton {
    private static volatile Singleton singleton;
    private static boolean flag=true;
    private Singleton(){
        synchronized (Singleton.class){
            if(flag){
                flag=false;
            }else {
                throw new RuntimeException("对象已存在");
            }
        }
    }
    public static Singleton getSingleton(){
        if(singleton==null){
            synchronized (Singleton.class){
                if(singleton==null){
                    singleton=new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}