面试题：Java 单例模式在多线程环境下的安全实现及优化

问题产生原因

在多线程环境下，当多个线程同时访问懒汉式单例模式的getInstance方法时，由于该方法在实例未创建时会进行实例化操作。如果多个线程同时判断实例为空，就会各自创建一个实例，导致单例模式失效，破坏了单例的唯一性。

优化方案

饿汉式单例
- 实现代码

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

- **优点**：线程安全，在类加载时就创建实例，避免了多线程竞争问题。
- **缺点**：不管是否使用该实例，类加载时就会创建，可能造成资源浪费。

2. 静态内部类单例 - 实现代码

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

- **优点**：线程安全，延迟加载，只有在调用`getInstance`方法时才会加载内部类并创建实例。
- **缺点**：相比其他简单实现，代码结构稍复杂。

3. 双重检查锁定（DCL） - 实现代码

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

- **优点**：延迟加载，线程安全，在第一次检查实例为空时才进行同步操作，提高了性能。
- **缺点**：实现较复杂，需要注意`volatile`关键字的使用，防止指令重排导致获取到未初始化完全的实例。

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