Update 设计模式 - 单例.md

补充双重校验锁指令重排序配图与说明，调整枚举及内部类单例机制描述；补充使用场景示例及与 Spring 单例 Bean 的对比，更新相关链接。

notes/设计模式 - 单例.md

@@ -36,7 +36,7 @@ public class Singleton {
 
 #### 2. 饿汉式-线程安全
 
-线程不安全问题主要是由于 uniqueInstance 被实例化多次，采取直接实例化 uniqueInstance 的方式就不会产生线程不安全问题。
+线程不安全问题主要是由于 uniqueInstance 被实例化多次，采取直接实例化 uniqueInstance 的方式就不会产生线程不安全问题：静态变量在类初始化时赋值，类的初始化由 JVM 加锁且只执行一次。
 
 但是直接实例化的方式也丢失了延迟实例化带来的节约资源的好处。
 
@@ -86,7 +86,7 @@ public class Singleton {
 }
 ```
 
-考虑下面的实现，也就是只使用了一个 if 语句。在 uniqueInstance == null 的情况下，如果两个线程都执行了 if 语句，那么两个线程都会进入 if 语句块内。虽然在 if 语句块内有加锁操作，但是两个线程都会执行 `uniqueInstance = new Singleton();` 这条语句，只是先后的问题，那么就会进行两次实例化。因此必须使用双重校验锁，也就是需要使用两个 if 语句：第一个 if 语句用来避免 uniqueInstance 已经被实例化之后的加锁操作，而第二个 if 语句进行了加锁，所以只能有一个线程进入，就不会出现 uniqueInstance == null 时两个线程同时进行实例化操作。
+两个 if 各有用处。第一个 if 让实例创建之后的调用不再加锁；第二个 if 在锁内再判断一次，防止重复创建。如果去掉第二个 if，写成下面这样，两个线程同时通过第一个 if 后，会先后进入同步块，各执行一次 `new Singleton()`：
 
 ```java
 if (uniqueInstance == null) {
@@ -96,19 +96,21 @@ if (uniqueInstance == null) {
 }
 ```
 
-uniqueInstance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要的， `uniqueInstance = new Singleton();` 这段代码其实是分为三步执行：
+uniqueInstance 还必须用 volatile 修饰。`uniqueInstance = new Singleton();` 分为三步：
 
-1. 为对象分配内存空间
-2. 初始化对象
-3. 将 uniqueInstance 指向分配的内存地址
+1. 为对象分配内存空间；
+2. 执行构造方法，初始化对象；
+3. 将 uniqueInstance 指向分配的内存地址。
 
-但是由于 JVM 具有重排序的特性，执行顺序有可能变成 1>3>2。重排序在单线程环境下不会出现问题，但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如，线程 T<sub>1</sub> 执行了 1 和 3，此时 T<sub>2</sub> 调用 getUniqueInstance() 后发现 uniqueInstance 不为空，因此返回 uniqueInstance，但此时 uniqueInstance 还未被初始化。
+编译器和处理器可能把它重排序为 1→3→2。单线程下结果不变，多线程下另一个线程可能拿到还没初始化的对象。例如构造方法把 port 设为 8080，T<sub>1</sub> 执行完 1 和 3 时，T<sub>2</sub> 在第一个 if 处看到 uniqueInstance 不为空，不加锁直接返回，读到的 port 还是 0：
 
-使用 volatile 可以禁止 JVM 的重排序，保证在多线程环境下也能正常运行。
+<div align="center"> <img src="pics/singleton-dcl-reorder.png" width="780px"/> </div><br>
+
+volatile 禁止了这种重排序：读到 uniqueInstance 不为空的线程，一定也能看到构造方法中的写入。
 
 #### 5. 静态内部类实现
 
-当 Singleton 类被加载时，静态内部类 SingletonHolder 没有被加载进内存。只有当调用 `getUniqueInstance()` 方法从而触发 `SingletonHolder.INSTANCE` 时 SingletonHolder 才会被加载，此时初始化 INSTANCE 实例，并且 JVM 能确保 INSTANCE 只被实例化一次。
+Singleton 类初始化时，静态内部类 SingletonHolder 不会随之初始化。第一次调用 `getUniqueInstance()` 访问 `SingletonHolder.INSTANCE` 时，JVM 才初始化 SingletonHolder 并创建 INSTANCE；类的初始化由 JVM 加锁执行且只执行一次，因此 INSTANCE 只会被创建一次。
 
 这种方式不仅具有延迟初始化的好处，而且由 JVM 提供了对线程安全的支持。
 
@@ -180,22 +182,27 @@ secondName
 java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
 ```
 
-该实现可以防止反射攻击。在其它实现中，通过 setAccessible() 方法可以将私有构造函数的访问级别设置为 public，然后调用构造函数从而实例化对象，如果要防止这种攻击，需要在构造函数中添加防止多次实例化的代码。该实现是由 JVM 保证只会实例化一次，因此不会出现上述的反射攻击。
+该实现可以防止反射攻击。在其它实现中，调用私有构造函数的 setAccessible(true) 可以绕过访问检查，再调用 newInstance() 创建新的实例；要防止这种攻击，可以在构造函数中检查实例是否已经存在并抛出异常，但这只能挡住实例创建之后的反射调用：懒汉式在第一次调用 getUniqueInstance() 之前被反射创建时，检查不出来。对于枚举类型，Constructor.newInstance() 直接抛出 IllegalArgumentException，因此不会出现上述的反射攻击。
 
-该实现在多次序列化和反序列化之后，不会得到多个实例。而其它实现需要使用 transient 修饰所有字段，并且提供 readResolve() 方法。
+该实现在多次序列化和反序列化之后，不会得到多个实例。而其它实现要实现 Serializable，反序列化时每次都会创建一个新对象，需要提供 readResolve() 方法返回已有的实例来替换它；transient 只决定字段是否参与序列化，不能保证实例唯一。
 
 ### 示例
-- Logger Classes
-- Configuration Classes
-- Accessing resources in shared mode
-- Factories implemented as Singletons
+- 日志类；
+- 配置类；
+- 以共享方式访问的资源，例如连接池；
+- 以单例实现的工厂。
+
+这些对象创建代价高或持有共享资源，多个实例只会浪费资源。例如 OkHttp 的每个 OkHttpClient 都自带连接池和线程池，官方建议整个应用共用一个；每次请求都 new 一个，请求量大时会同时留下大量空闲的连接和线程，可能导致 OOM。
+
+需要注意的是，上面线程安全的实现只保证创建过程是线程安全的：实例只创建一次，其它线程拿到的实例已经初始化完成。单例对象被所有线程共享，如果它有可变的字段（例如计数器、缓存的 Map），之后读写这些字段时仍要自己加锁或使用并发容器。
 
 ### JDK 中的应用
-- [java.lang.Runtime#getRuntime()](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Runtime.html#getRuntime%28%29)
-- [java.awt.Desktop#getDesktop()](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/awt/Desktop.html#getDesktop--)
-- [java.lang.System#getSecurityManager()](https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/System.html#getSecurityManager--)（JDK 17 起已废弃，JEP 411）
+- [java.lang.Runtime#getRuntime()](https://docs.oracle.com/en/java/javase/21/docs/api/java.base/java/lang/Runtime.html#getRuntime())
+- [java.awt.Desktop#getDesktop()](https://docs.oracle.com/en/java/javase/21/docs/api/java.desktop/java/awt/Desktop.html#getDesktop())
+
+Spring 默认的单例 Bean 与这里的单例不同：它指的是一个容器中每个 Bean 定义只创建一个对象，由容器缓存后返回；类本身仍可以被 new 出多个实例，同一个类定义成两个 Bean 也会有两个对象，见[Bean 的作用域与线程安全](Spring.md#bean-的作用域与线程安全)。
 
 ## 参考资料
 
 - 弗里曼. Head First 设计模式 [M]. 中国电力出版社, 2007.
-- Gamma E. 设计模式: 可复用面向对象软件的基础 [M]. 机械工业出版社, 2007.
+- Gamma E. 设计模式：可复用面向对象软件的基础 [M]. 机械工业出版社, 2007.