【JVM】为什么静态内部类实现单例模式是线程安全？

首先给出代码：

//基于类初始化的线程安全的单例
class SingleTon4{
	
	private SingleTon4(){} 
	
	private static class InnerClass{
		private static  SingleTon4 instance= new SingleTon4();	
	}
	public static SingleTon4 getInstance(){//如果没有到这里，那么不会加载上面的内部类
		return InnerClass.instance; //这里将导致InstanceHolder类被初始化
	}
}

静态内部类的优点是：外部类加载时并不需要立即加载内部类，内部类不被加载则不去初始化INSTANCE，故而不占内存。具体来说当SingleTon第一次被加载时，并不需要去加载SingleTonHoler，只有当getInstance()方法第一次被调用时，使用INSTANCE的时候,才会导致虚拟机加载SingleTonHoler类。这种方法不仅能确保线程安全，也能保证单例的唯一性，同时也延迟了单例的实例化。

那么他是如何实现线程安全的？        
首先要了解类加载过程中的最后一个阶段：即类的初始化，类的初始化阶本质就是执行类构造器的方法。

        方法：这不是由程序员写的程序，而是根据代码由javac编译器生成的。它是由类里面所有的类变量的赋值动作和静态代码块组成的。JVM内部会保证一个类的方法在多线程环境下被正确的加锁同步，也就是说如果多个线程同时去进行“类的初始化”，那么只有一个线程会去执行类的方法，其他的线程都要阻塞等待，直到这个线程执行完方法。然后执行完方法后，其他线程唤醒，但是不会再进入()方法。也就是说同一个加载器下，一个类型只会初始化一次。

        那么回到这个代码中，这里的静态变量的赋值操作进行编译之后实际上就是一个代码，当我们执行getInstance方法的时候，会导致SingleTonHolder类的加载，类加载的最后会执行类的初始化，但是即使在多线程情况下，这个类的初始化的代码也只会被执行一次，所以他只会有一个实例。

        那么再增加一句，之所以这里变量定义的时候不需要volatile，因为只有一个线程会执行具体的类的初始化代码，也就是即使有指令重排序，因为根本没有第二个线程给你去影响，所以无所谓。

        此外，如果讲得再细致一点，可以参考下面的第二个网站，简单说一下：

        比如有一个类T，那么什么时候会进行类T的初始化？有以下5种情况：

•     T 是一个类，而且一个 T 类型的实例被创建；
•     T 是一个类，且 T 中声明的一个静态方法被调用；
•     T 中声明的一个静态字段被赋值；
•     T 中声明的一个静态字段被使用，而且这个字段不是一个常量字段；
•     T 是一个顶级类（top level class，见 java 语言规范的§7.6），而且一个断言语句嵌套在 T 内部被执行。

        而我们前面的代码则对应了第四种情况，一个静态字段被使用，因此此时则会进行静态内部类的初始化。又因为java是多线程语言，作者也考虑到了可能存在“多个线程在同一时间尝试去初始化同一个类”的情况，因此java规定，对于每一个类或接口 C，都有一个唯一的初始化锁 LC 与之对应。

        JVM 在类初始化期间会获取这个初始化锁，并且每个线程至少获取一次锁来确保这个类已经被初始化过了。（但是只有第一个获得锁的线程，会执行初始化，执行完之后会设置一个标志位，表示已经初始化完成，后面其他的线程再次获得锁，检查标志位，发现已经初始化完了，直接释放锁，不会再次执行初始化。）

参考：https://blog.csdn.net/qq_35590091/article/details/107348114

《深入理解JAVA虚拟机》