面试题：Java单例模式在多线程环境下的优化

常规懒汉式单例模式问题

常规懒汉式单例模式在多线程高并发环境下，由于多个线程可能同时判断 instance == null 为 true，从而导致创建多个实例，破坏单例模式。

优化方案

同步方法：在获取实例的方法上添加 synchronized 关键字。

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

此方法虽然解决了线程安全问题，但每次调用 getInstance 方法都需要获取锁，在高并发环境下性能较低，因为锁的竞争会成为瓶颈。

双重检查锁定（DCL）：

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

这里使用 volatile 关键字修饰 instance，保证了其可见性和禁止指令重排序。第一次 if (instance == null) 检查是为了避免不必要的锁竞争，只有在 instance 为 null 时才进入同步块。同步块内再次检查 instance == null，防止多个线程同时通过第一次检查进入同步块创建多个实例。相比同步方法，DCL 大大提高了性能，只有在第一次创建实例时会有锁竞争。

静态内部类：

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

这种方式利用了类加载机制，JVM 保证在类加载时的线程安全性。在调用 getInstance 方法时，才会加载 SingletonHolder 类，从而创建单例实例。此方法既保证了线程安全，又避免了同步带来的性能开销，是一种比较优雅的解决方案。

对系统性能和资源的影响

同步方法：性能较低，因为每次获取实例都需要竞争锁，导致线程等待，增加了线程上下文切换开销，在高并发场景下可能成为性能瓶颈。但实现简单，对资源消耗主要在锁竞争上。
双重检查锁定（DCL）：性能较好，只有首次创建实例时会有短暂的锁竞争，后续获取实例无需竞争锁。volatile 关键字虽有一定开销，但相比同步方法可忽略不计。对资源影响较小，主要开销在首次创建实例时的锁竞争。
静态内部类：性能最优，利用类加载机制保证线程安全，无额外同步开销。对资源消耗极少，只在类加载时创建一次实例。

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面试题：Java单例模式在多线程环境下的优化

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常规懒汉式单例模式问题

优化方案

对系统性能和资源的影响