【C++設計模式】單件類與DCLP(Double Check Lock Pattern)的風險

標籤：效率   編譯器最佳化   volatile   phoenix   線程調度   .com   替換   memory   沒有   

【單件類】保證只能有一個執行個體化對象，並提供全域的訪問入口。【設計注意事項】1.阻止所有執行個體化的方法：private 修飾建構函式，賦值建構函式，賦值拷貝函數。2.定義單一實例化對象的方法：a.使用static 修飾b.使用new+delete的方法3.多線程版本：使用雙檢測鎖定，即先檢測單一實例對象是否存在；不存在，使能“鎖”，再次判斷執行個體是否存在，不存在就建立該單一實例對象。A.單層鎖樣本：

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樣本：【單層鎖存在高並發時效率低,DCL提出先檢測單件指標m_instance是否已建立，減少大部分的鎖；上鎖後，再次檢查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的風險】回顧下（或者學習下）   m_instance = new Singleton; 發生了什麼：1.分配Singleton對象所需的記憶體2.為該記憶體地區執行建構函式3.m_instance指向該記憶體。一切都似乎沒有什麼問題，但是有時編譯器喜歡把2和3替換下（先不管編譯器出於什麼目的）執行單例化構造（ m_instance = new Singleton; ）的順序中，其他線程訪問對象程式未加鎖【lock一般不阻止CPU線程發送器，只對倆個線程裡同樣上了同個鎖的部分函數有阻塞作用】，直接存取會出故障【操作未定義的對象】，又不能所有地方都加鎖--效率低。解決方案：在單例化構造中先構造給臨時變數，再把臨時變數賦值給單例化對象的指標，注意防止編譯器最佳化，否則前功盡棄【當然，這種方式的弊端目前尚未考慮到】。 

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. } 

【背景知識】2000年，一個JAVA高效能研究小組發布了一篇聲明《雙重檢查鎖定可能導致鎖定無效》。2004年，Scott Meyers 和Andrei Alexandrescu聯合發表了一篇名為《C++實現雙重檢查鎖定存在嚴重缺陷》【參考連結】http://blog.csdn.net/nodeathphoenix/article/details/51657973http://developer.51cto.com/art/201311/419604.htm

【C++設計模式】單件類與DCLP(Double Check Lock Pattern)的風險