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【C++设计模式】单件类与DCLP(Double Check Lock Pattern)的风险

2024-08-20 03:28:21   219人阅读

【单件类】
保证只能有一个实例化对象，并提供全局的访问入口。
【设计注意事项】
1.阻止所有实例化的方法：
private 修饰构造函数，赋值构造函数，赋值拷贝函数。
2.定义单实例化对象的方法：
a.使用static 修饰
b.使用new+delete的方法
3.多线程版本：
使用双检测锁定，即先检测单实例对象是否存在；不存在，使能“锁”，再次判断实例是否存在，不存在就创建该单实例对象。
A.单层锁示例：
  1. Singleton* Singleton::getInstance() { 
  2.     Lock lock;      // scope-based lock, released automatically when the function returns 
  3.     if (m_instance == NULL) { 
  4.         m_instance = new Singleton; 
  5.     } 
  6.     return m_instance; 
  7. } 
B.DCL示例：【单层锁存在高并发时效率低,DCL提出先检测单件指针m_instance是否已创建，减少大部分的锁；上锁后，再次检查m_instance 】
 
  1. Singleton* Singleton::getInstance() { 
  2. if(m_instance==NULL)
  3. {
  4.   Lock lock;      // scope- based lock, released automatically when the function returns 
  5.     if (m_instance == NULL) { 
  6.         m_instance = new Singleton; 
  7.     } 
  8. }
  9.    
  10.     return m_instance; 
  11. } 
【DCL的风险】
回顾下（或者学习下）   m_instance = new Singleton; 发生了什么：
1.分配Singleton对象所需的内存
2.为该内存区域执行构造函数
3.m_instance指向该内存。
一切都似乎没有什么问题，但是有时编译器喜欢把2和3替换下（先不管编译器出于什么目的）
执行单例化构造（ m_instance = new Singleton; ）的顺序中，其他线程访问对象程序未加锁【lock一般不阻止CPU线程调度程序，只对俩个线程里同样上了同个锁的部分函数有阻塞作用】，直接访问会出故障【操作未定义的对象】，又不能所有地方都加锁--效率低。
解决方法：在单例化构造中先构造给临时变量，再把临时变量赋值给单例化对象的指针，注意防止编译器优化，否则前功尽弃【当然，这种方式的弊端目前尚未考虑到】。
 
  1. Singleton* Singleton::getInstance() { 
  2.    volatile Singleton* tmp = m_instance; 
  3.     ...                     // insert memory barrier 
  4.     if (tmp == NULL) { 
  5.         Lock lock; 
  6.         tmp = m_instance; 
  7.         if (tmp == NULL) { 
  8.             tmp = new Singleton; 
  9.             ...             // insert memory barrier 
  10.             m_instance = tmp; 
  11.         } 
  12.     } 
  13.     return tmp; 
  14. } 
【背景知识】
2000年，一个JAVA高性能研究小组发布了一篇声明《双重检查锁定可能导致锁定无效》。
2004年，Scott Meyers 和Andrei Alexandrescu联合发表了一篇名为《C++实现双重检查锁定存在严重缺陷》
【参考链接】
http://blog.csdn.net/nodeathphoenix/article/details/51657973
http://developer.51cto.com/art/201311/419604.htm

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