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方案一

代碼如下:

class QMManager

{

public:

static QMManager &instance()

{

static QMManager instance_;

return instance_;

}

}

這是最簡單的版本，在單線程下(或者是C++0X下)是沒任何問題的，但在多線程下就不行了，因為static QMManager instance_;這句話不是線程安全的。

在局部作用域下的靜態(tài)變量在編譯時，編譯器會創(chuàng)建一個附加變量標識靜態(tài)變量是否被初始化，會被編譯器變成像下面這樣(偽代碼)：

代碼如下:

static QMManager &instance()

{

static bool constructed = false;

static uninitialized QMManager instance_;

if (!constructed) {

constructed = true;

new(&s) QMManager; //construct it

}

return instance_;

}

這里有競爭條件，兩個線程同時調(diào)用instance()時，一個線程運行到if語句進入后還沒設(shè)constructed值，此時切換到另一線程，constructed值還是false，同樣進入到if語句里初始化變量，兩個線程都執(zhí)行了這個單例類的初始化，就不再是單例了。

方案二

一個解決方法是加鎖：

代碼如下:

static QMManager &instance()

{

Lock(); //鎖自己實現(xiàn)

static QMManager instance_;

UnLock();

return instance_;

}

但這樣每次調(diào)用instance()都要加鎖解鎖，代價略大。

方案三

那再改變一下，把內(nèi)部靜態(tài)實例變成類的靜態(tài)成員，在外部初始化，也就是在include了文件，main函數(shù)執(zhí)行前就初始化這個實例，就不會有線程重入問題了：

代碼如下:

class QMManager

{

protected:

static QMManager instance_;

QMManager();

~QMManager(){};

public:

static QMManager *instance()

{

return &instance_;

}

void do_something();

};

QMManager QMManager::instance_; //外部初始化

這被稱為餓漢模式，程序一加載就初始化，不管有沒有調(diào)用到。

看似沒問題，但還是有坑，在一個2B情況下會有問題：在這個單例類的構(gòu)造函數(shù)里調(diào)用另一個單例類的方法可能會有問題。

看例子：

代碼如下:

//.h

class QMManager

{

protected:

static QMManager instance_;

QMManager();

~QMManager(){};

public:

static QMManager *instance()

{

return &instance_;

}

};

class QMSqlite

{

protected:

static QMSqlite instance_;

QMSqlite();

~QMSqlite(){};

public:

static QMSqlite *instance()

{

return &instance_;

}

void do_something();

};

QMManager QMManager::instance_;

QMSqlite QMSqlite::instance_;

//.cpp

QMManager::QMManager()

{

printf("QMManager constructorn");

QMSqlite::instance()->do_something();

}

QMSqlite::QMSqlite()

{

printf("QMSqlite constructorn");

}

void QMSqlite::do_something()

{

printf("QMSqlite do_somethingn");

}

這里QMManager的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用了QMSqlite的instance函數(shù)，但此時QMSqlite::instance_可能還沒有初始化。

這里的執(zhí)行流程：程序開始后，在執(zhí)行main前，執(zhí)行到QMManager QMManager::instance_;這句代碼，初始化QMManager里的instance_靜態(tài)變量，調(diào)用到QMManager的構(gòu)造函數(shù)，在構(gòu)造函數(shù)里調(diào)用QMSqlite::instance()，取QMSqlite里的instance_靜態(tài)變量，但此時QMSqlite::instance_還沒初始化，問題就出現(xiàn)了。

那這里會crash嗎，測試結(jié)果是不會，這應該跟編譯器有關(guān)，靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)空間應該是先被分配了，在調(diào)用QMManager構(gòu)造函數(shù)前，QMSqlite成員函數(shù)在內(nèi)存里已經(jīng)存在了，只是還未調(diào)到它的構(gòu)造函數(shù)，所以輸出是這樣：

QMManager constructor

QMSqlite do_something

QMSqlite constructor

方案四

那這個問題怎么解決呢，單例對象作為靜態(tài)局部變量有線程安全問題，作為類靜態(tài)全局變量在一開始初始化，有以上2B問題，那結(jié)合下上述兩種方式，可以解決這兩個問題。boost的實現(xiàn)方式是：單例對象作為靜態(tài)局部變量，但增加一個輔助類讓單例對象可以在一開始就初始化。如下：

代碼如下:

//.h

class QMManager

{

protected:

struct object_creator

{

object_creator()

{

QMManager::instance();

}

inline void do_nothing() const {}

};

static object_creator create_object_;

QMManager();

~QMManager(){};

public:

static QMManager *instance()

{

static QMManager instance;

return &instance;

}

};

QMManager::object_creator QMManager::create_object_;

class QMSqlite

{

protected:

QMSqlite();

~QMSqlite(){};

struct object_creator

{

object_creator()

{

QMSqlite::instance();

}

inline void do_nothing() const {}

};

static object_creator create_object_;

public:

static QMSqlite *instance()

{

static QMSqlite instance;

return &instance;

}

void do_something();

};

QMManager::object_creator QMManager::create_object_;

QMSqlite::object_creator QMSqlite::create_object_;

結(jié)合方案3的.cpp，這下可以看到正確的輸出和調(diào)用了：

QMManager constructor

QMSqlite constructor

QMSqlite do_something

來看看這里的執(zhí)行流程：

初始化QMManager類全局靜態(tài)變量create_object_

->調(diào)用object_creator的構(gòu)造函數(shù)

->調(diào)用QMManager::instance()方法初始化單例

->執(zhí)行QMManager的構(gòu)造函數(shù)

->調(diào)用QMSqlite::instance()

->初始化局部靜態(tài)變量QMSqlite instance

->執(zhí)行QMSqlite的構(gòu)造函數(shù)，然后返回這個單例。

跟方案三的區(qū)別在于QMManager調(diào)用QMSqlite單例時，方案3是取到全局靜態(tài)變量，此時這個變量未初始化，而方案四的單例是靜態(tài)局部變量，此時調(diào)用會初始化。

跟最初方案一的區(qū)別是在main函數(shù)前就初始化了單例，不會有線程安全問題。

最終boost

上面為了說明清楚點去除了模版，實際使用是用模版，不用寫那么多重復代碼，這是boost庫的模板實現(xiàn)：

代碼如下:

template <typename T>

struct Singleton

{

struct object_creator

{

object_creator(){ Singleton<T>::instance(); }

inline void do_nothing()const {}

};

static object_creator create_object;

public:

typedef T object_type;

static object_type& instance()

{

static object_type obj;

//據(jù)說這個do_nothing是確保create_object構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用

//這跟模板的編譯有關(guān)

create_object.do_nothing();

return obj;

}

};

template <typename T> typename Singleton<T>::object_creator Singleton<T>::create_object;

class QMManager

{

protected:

QMManager();

~QMManager(){};

friend class Singleton<QMManager>;

public:

void do_something(){};

};

int main()

{

Singleton<QMManager>::instance()->do_something();

return 0;

}

其實Boost庫這樣的實現(xiàn)像打了幾個補丁，用了一些奇技淫巧，雖然確實繞過了坑實現(xiàn)了需求，但感覺挺不好的。

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