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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(jiǎn)單的版本，在單線程下(或者是c++0x下)是沒(méi)任何問(wèn)題的，但在多線程下就不行了，因?yàn)閟tatic 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(shí)，編譯器會(huì)創(chuàng)建一個(gè)附加變量標(biāo)識(shí)靜態(tài)變量是否被初始化，會(huì)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(jìng)爭(zhēng)條件，兩個(gè)線程同時(shí)調(diào)用instance()時(shí)，一個(gè)線程運(yùn)行到if語(yǔ)句進(jìn)入后還沒(méi)設(shè)constructed值，此時(shí)切換到另一線程，constructed值還是false，同樣進(jìn)入到if語(yǔ)句里初始化變量，兩個(gè)線程都執(zhí)行了這個(gè)單例類的初始化，就不再是單例了。

方案二

一個(gè)解決方法是加鎖：

代碼如下:

static qmmanager &instance()

{

lock(); //鎖自己實(shí)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(jià)略大。

方案三

那再改變一下，把內(nèi)部靜態(tài)實(shí)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(gè)實(shí)例，就不會(huì)有線程重入問(wèn)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(méi)有調(diào)用到。

看似沒(méi)問(wèn)題，但還是有坑，在一個(gè)2b情況下會(huì)有問(wèn)題：在這個(gè)單例類的構(gòu)造函數(shù)里調(diào)用另一個(gè)單例類的方法可能會(huì)有問(wèn)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(shí)qmsqlite::instance_可能還沒(méi)有初始化。

這里的執(zhí)行流程：程序開(kāi)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(shí)qmsqlite::instance_還沒(méi)初始化，問(wèn)題就出現(xiàn)了。

那這里會(huì)crash嗎，測(cè)試結(jié)果是不會(huì)，這應(yīng)該跟編譯器有關(guān)，靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)空間應(yīng)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(gè)問(wèn)題怎么解決呢，單例對(duì)象作為靜態(tài)局部變量有線程安全問(wèn)題，作為類靜態(tài)全局變量在一開(kāi)始初始化，有以上2b問(wèn)題，那結(jié)合下上述兩種方式，可以解決這兩個(gè)問(wèn)題。boost的實(shí)現(xiàn)方式是：?jiǎn)卫龑?duì)象作為靜態(tài)局部變量，但增加一個(gè)輔助類讓單例對(duì)象可以在一開(kāi)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(lái)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(gè)單例。

跟方案三的區(qū)別在于qmmanager調(diào)用qmsqlite單例時(shí)，方案3是取到全局靜態(tài)變量，此時(shí)這個(gè)變量未初始化，而方案四的單例是靜態(tài)局部變量，此時(shí)調(diào)用會(huì)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(huì)有線程安全問(wèn)題。

最終boost

上面為了說(shuō)明清楚點(diǎn)去除了模版，實(shí)際使用是用模版，不用寫那么多重復(fù)代碼，這是boost庫(kù)的模板實(shí)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(shuō)這個(gè)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(shí)boost庫(kù)這樣的實(shí)現(xiàn)像打了幾個(gè)補(bǔ)丁，用了一些奇技淫巧，雖然確實(shí)繞過(guò)了坑實(shí)現(xiàn)了需求，但感覺(jué)挺不好的。

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