关于Singleton模式中的Double Check机制
在多线程环境下,使用Singleton模式很重要的一点就是要保证用Double Check机制保证线程安全。
很多时候, 我们通常需要使用singleton模式来保证对象实例的唯一性。通常我们是这么写的:
class Singleton
{
private:
static Singleton *instance;
public:
static Singleton* getInstance();
private:
Singleton();//将构造函数设为Private以保证只能通过getInstance获取对象实例.
};
Singleton *Singleton::instance = NULL;
//版本一:
Singleton* Singleton::getInstance()
{
if(NULL == instance) //检查是否已经生成对象了
{
//对象构造区域
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
Singleton::Singleton()
{
//initializing...
}
然而,如果在多线程环境下,Singleton::getInstance() 同时被多个线程调用,也许第一个线程在通过if(NULL == instance)语句后被中断挂起,这时其它线程也会进入该区域,这时instance = new Singleton();语句就会被调用两次或者更多,违背了singleton模式的初衷。为了保证对象构造区域为一个互斥区间,这时我们考虑引入mutex互斥信号变量。比如:
//版本2:
Singleton* Singleton::getInstance()
{
lock(mutex);
if(NULL == instance) ////检查是否已经生成对象了
{
//对象构造区域
instance = new Singleton();
}
release(mutex);
return instance;
}
现在看起来已经足够安全了,只可能同时有一个线程进入对象构造区域。
此时出现了一个性能问题,每次调用getInstance方法时都需要执行lock(mutex)与release(mutex)的操作,而事实上第一次调用之后,instance就不是NULL值了。
这时候我们就设计一个Double Check的机制:
//版本三:
Singleton* Singleton::getInstance()
{
if(NULL == instance)
{
//对象实例第一次被创建后, 没有线程会进入该区域了, 因此该版本的性能与版本一几乎相同,且安全性与版本二一样好
lock(mutex);
if(NULL == instance) //检查对象是否已经存在
{
//对象构造区域
instance = new Singleton();
}
release(mutex);
}
return instance;
}