問題

在設(shè)計(jì)模式中，有一個很經(jīng)典的模式-單例模式，它可能是實(shí)現(xiàn)上最簡單的模式，在代碼中也經(jīng)常使用，在單線程下，毫無疑問延遲化加載是比較常用的，但是在多線程條件下，單例模式的延遲加載可能就會出現(xiàn)一些問題。

如以下的代碼：

T* GetInstance() {if (pInst == NULL){pInst = new T;}return pInst; }

如果檢測代碼和實(shí)例化代碼不是同一線程，則很容易出現(xiàn)返回NULL的現(xiàn)象。

經(jīng)典的單例模式下的雙重檢測

解決以上問題就是加并發(fā)鎖，我們將需要實(shí)例化的對象加鎖，于是有了以下代碼：

T* GetInstance() {if (pInst == NULL){lock();if (pInst == NULL)pInst = new T;unlock();}return pInst; }

為什么要用兩層if檢查，第一層的if檢查是因?yàn)楫?dāng)實(shí)例為空的時候，才去對實(shí)例加鎖，這樣可以避免多次對lock資源的調(diào)用，當(dāng)?shù)诙觟f檢測的時候，才是程序要對程序進(jìn)行初始化。

乍看這種代碼是沒有問題的，但是問題的來源是CPU的亂序執(zhí)行，C++的New操作實(shí)際上包含了兩個步驟：

分配內(nèi)存

調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

所以pInst = new T包含了三個步驟：

分配內(nèi)存

在內(nèi)存的位置上調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

將內(nèi)存的地址賦值給pInst

因?yàn)?2)和(3)是可以顛倒的，所以可以出現(xiàn)這樣的情況：pInst的值已經(jīng)不是NULL，但對象仍然沒有構(gòu)造完畢。如果另外一個線程對GetInstance的調(diào)用，此時第一個if為false，這樣就會返回一個未構(gòu)造完成的對象，此時可能會導(dǎo)致程序崩潰。

解決思路

許多體系結(jié)構(gòu)都提供barrier指令，POWERPC提供了其中一條名為lwsync的指令，我們可以這樣來保證線程安全:

#define barrier() __asm__ volatile ("lwsyc") volatile T* pInst = 0; T* GetInstance() {if (!pInst) {lock();if (!pInst){T* temp = new T;barrier()pInst = temp;}unlock();}return pInst; }

由于barrier的存在，對象的構(gòu)造一定會在barrier執(zhí)行之前完成，所以這樣不會出現(xiàn)一些問題。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的[C++][线程安全]单例模式下双检查锁和线程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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