在软件系统中经常有这样一些特殊的类,必须保证它们在系统中只存在一个实例,才能确保它们的逻辑正确性以及良好的效率。
保证一个类仅有一个实例,并提供一个该实例的全局访问点。
class Singleton{
private:
Singleton();
Singleton(const Singleton& other);
public:
static Singleton* getInstance();
static Singleton* m_instance;
};
Singleton* Singleton::m_instance = nullptr;
// 非线程安全版本
Singleton* Singleton::getInstacne(){
if(m_instance == nullptr){
m_instance = new Singleton();
}
return m_instacne;
}
// 线程安全版本,但是锁的代价过高(假设 m_instance 不为 nullptr,多个线程同时读)
Singleton* Singleton::getInstacne(){
Lock lock;
if(m_instance == nullptr){
m_instance = new Singleton();
}
return m_instacne;
}
// 双检查锁,但由于内存读写 reorder 不安全
Singleton* Singleton::getInstacne(){
if(m_instance == nullptr){
// 第二个 if 判断是防止两个线程同时运行到该行位置时,只有一个实例被创建
Lock lock;
if(m_instance == nullptr){
m_instance = new Singleton(); // [指令级别可能会被reorder为1,3,2] 1. 分配内存;2.调用构造器; 3.内存地址给 m_instance
}
}
return m_instacne;
}
//C++11 版本之后的跨平台实现(volatile)
std::atomic<Singleton*> Singleton::m_instance;
std::mux Singleton::m_mutex;
Singleton* Singleton::getInstacne(){
Singleton* tmp = m_instacne.load(std::memory_order_relaxed);
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire); // 获取内存 fence
if(tmp == nullptr){
std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
tmp = m_instacne.load(std::memory_order_relaxed);
if(tmp == nullptr){
tmp = new Singleton();
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release); // 释放内存fence
m_instance.store(tmp, std::memory_order_relaxed);
}
}
return tmp;
}