我有以下课程
class Singleton
{
private:
static Singleton *p_inst;
Singleton();
public:
static Singleton * instance()
{
if (!p_inst)
{
p_inst = new Singleton();
}
return p_inst;
}
};
请详细说明在多线程环境中实现 Singleton 时采取的预防措施。
【问题讨论】：
标签： c++ multithreading singleton
在多线程中那个子句
if(!p_inst)
{
p_inst = new Singleton();
}
实际上是 3 个单独的操作。您正在获取p_inst 的值，设置p_inst 的值并写入p_inst 的值。因此 get-set-write 意味着您需要在 p_inst 周围加锁，否则您可以有 2 个线程创建每个线程使用的 Singleton 值。
以下是查看问题的方法，假设您的 Singleton 有一个可变字段 val：
thread A -> p_inst is NULL
thread B -> p_inst is NULL
thread A -> set to Singleton (1)
thread B -> set to Singleton (2)
thread C -> p_inst is Singleton (2)
thread A -> set val to 4
thread B -> set val to 6
thread C -> get val (it's 6)
thread A -> get val (it's 4!!)
你看到了吗？有 2 个 Singleton 的副本漂浮在周围，它们都不知道另一个。检查Singleton 的第三个线程只会看到最后一个分配。但是通过锁定，您可以防止多重分配和这些类型的问题。
【讨论】：
在分配或读取指针之前，您必须使用互斥锁并锁定指针，这使得这是一种缓慢（而且 imo 简直是糟糕透顶）的设计模式。
【讨论】：
我会简短：这取决于您的编译器。
现在，你必须意识到你可能不需要这个。
有两种方法可以解决这个问题，不需要任何多线程意识。
static 实例而不是动态分配它。安全简单。如果您需要从另一个 static 变量访问它，可能会导致初始化顺序出现问题main 调用它。当然，真正的问题是：您不能只传递对对象的引用而不是创建全局变量吗？这将使测试更容易;)
【讨论】：
您可以通过在启动多个线程之前简单地分配（您选择的任何方式）此类对象来消除所有问题。由于设计限制（在静态中使用单例，您需要延迟分配等），这可能并不总是可行，但它很简单，并且可以让您控制创建顺序。有时跟踪与此类对象的分配顺序和时间有关的问题是您可以轻松避免的麻烦。
附： - 我知道这并不能直接回答您的问题，但它可能是解决实际问题的实用解决方案，并不复杂。
【讨论】：
对于多线程构造，在 instance() 函数中使用静态变量。静态变量的初始化由编译器自动保护。任何其他操作都需要显式锁定。使用互斥锁。
class Singleton
{
private:
Singleton();
public:
static Singleton * instance()
{
static Singleton inst;
return &inst;
}
};
【讨论】：
您应该问问自己，线程安全是什么意思。
你的单例真的需要线程安全吗？
如果没有，请考虑线程静态方法
您想保证不会创建两个单例实例吗？
如果不是，您的上述解决方案可能没问题，没有任何锁定：您在构建时遇到了竞争条件 - 但您不在乎，因为最终只有一个人能够幸存 -但是，除非您小心，否则您可能会遇到资源泄漏，这可能很重要，也可能不重要。 （这本质上是一个缓存）。
您想保证最终只剩下一个实例吗？
你关心锁定成本吗？
如果不是（这很常见），你可以把它锁起来，然后开心。
单例模式是一种可以解决各种问题的模式——但是需要什么样的线程安全与单例模式本身无关，而与你想要它的目的有关。
【讨论】：