[C++][线程安全]单例模式下双检查锁和线程
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:
所以pInst = new T包含了三個步驟:
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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