線程安全單例模式 4 大寫法深度對比：從餓漢到雙重檢查鎖

寫法一：餓漢式 (類加載即創建)

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

• JVM 類加載機制保證線程安全；
• 無懶加載，類加載即佔用內存。

寫法二：靜態內部類 (懶加載 + 無鎖)

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

• 外部類加載不初始化內部類；
• 首次調用 getInstance() 觸發內部類加載 → 初始化 INSTANCE；
• **推薦為通用首選**。

寫法三：同步方法 (簡單但低效)

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

• 每次調用都加鎖，高併發下性能差；
• 僅作教學演示。

寫法四：雙重檢查鎖 (DCL) — 細節決定成敗

❌ 錯誤寫法 (指令重排序導致半初始化對象)

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

✅ 正確寫法 A：volatile 禁止重排序

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

✅ 正確寫法 B：局部變量臨時存儲 (無需 volatile)

public static Singleton getInstance() {
    if (instance == null) {
        synchronized (Singleton.class) {
            Singleton temp = instance;        // 讀入局部變量
            if (temp == null) {
                temp = new Singleton();
                instance = temp;              // 寫入 volatile/共享變量
            }
        }
    }
    return instance;
}

原理深度：為什麼需要 volatile？

instance = new Singleton() 非原子，分三步：

1. 分配內存；
2. 初始化對象；
3. 引用指向內存。

JIT 編譯器可能重排為 1→3→2，導致其他線程看到非 null 但未初始化完全的對象。volatile 插內存屏障禁止重排序；局部變量寫法利用「寫入共享變量前已完全初始化」規避問題。

選型建議

掌握 DCL 細節，是 Java 並發編程進階的分水嶺。