Odpowiadając na pytanie, dlaczego nie jest to wątkowo bezpieczne, nie dzieje się tak dlatego, że pierwsze wywołanie instance()musi wywołać konstruktora Singleton s. Aby zapewnić bezpieczeństwo wątków, musiałoby to nastąpić w sekcji krytycznej, ale standard nie wymaga, aby została wybrana sekcja krytyczna (dotychczasowy standard całkowicie milczy na temat wątków). Kompilatory często implementują to za pomocą prostego sprawdzenia i inkrementacji statycznej wartości logicznej - ale nie w krytycznej sekcji. Coś w rodzaju następującego pseudokodu:
static Singleton& instance()
{
static bool initialized = false;
static char s[sizeof( Singleton)];
if (!initialized) {
initialized = true;
new( &s) Singleton(); // call placement new on s to construct it
}
return (*(reinterpret_cast<Singleton*>( &s)));
}
Oto prosty, bezpieczny wątkowo Singleton (dla Windows). Używa prostego opakowania klasy dla obiektu CRITICAL_SECTION systemu Windows, dzięki czemu kompilator może automatycznie zainicjować CRITICAL_SECTIONpoprzednią main()wywołanie. Idealnie byłoby użyć prawdziwej klasy sekcji krytycznej RAII, która może obsługiwać wyjątki, które mogą wystąpić, gdy sekcja krytyczna jest utrzymywana, ale to wykracza poza zakres tej odpowiedzi.
Podstawową operacją jest to, że gdy Singletonżądane jest wystąpienie of , zostaje przyjęta blokada, tworzony jest singleton, jeśli to konieczne, a następnie blokada jest zwalniana i zwracane jest odniesienie do singletona.
#include <windows.h>
class CritSection : public CRITICAL_SECTION
{
public:
CritSection() {
InitializeCriticalSection( this);
}
~CritSection() {
DeleteCriticalSection( this);
}
private:
// disable copy and assignment of CritSection
CritSection( CritSection const&);
CritSection& operator=( CritSection const&);
};
class Singleton
{
public:
static Singleton& instance();
private:
// don't allow public construct/destruct
Singleton();
~Singleton();
// disable copy & assignment
Singleton( Singleton const&);
Singleton& operator=( Singleton const&);
static CritSection instance_lock;
};
CritSection Singleton::instance_lock; // definition for Singleton's lock
// it's initialized before main() is called
Singleton::Singleton()
{
}
Singleton& Singleton::instance()
{
// check to see if we need to create the Singleton
EnterCriticalSection( &instance_lock);
static Singleton s;
LeaveCriticalSection( &instance_lock);
return s;
}
Człowieku - to dużo bzdur, żeby „uczynić świat lepszym”.
Główne wady tej implementacji (jeśli nie przepuściłem kilku błędów) to:
- jeśli zostanie
new Singleton()rzucony, blokada nie zostanie zwolniona. Można to naprawić, używając prawdziwego obiektu blokady RAII zamiast prostego, który mam tutaj. Może to również pomóc w uczynieniu rzeczy przenośnymi, jeśli używasz czegoś takiego jak Boost, aby zapewnić niezależne od platformy opakowanie blokady.
- Gwarantuje to bezpieczeństwo wątków, gdy instancja Singleton jest żądana po
main()wywołaniu - jeśli wywołasz ją wcześniej (jak w przypadku inicjalizacji obiektu statycznego), rzeczy mogą nie działać, ponieważ CRITICAL_SECTIONmoże nie zostać zainicjowany.
- blokada musi zostać podjęta za każdym razem, gdy żądana jest instancja. Jak powiedziałem, jest to prosta implementacja bezpieczna dla wątków. Jeśli potrzebujesz lepszego (lub chcesz wiedzieć, dlaczego takie rzeczy jak technika podwójnego sprawdzania blokady są wadliwe), zapoznaj się z dokumentami, do których odnosi się odpowiedź Groo .