雙重檢查創建線程安全單例和無鎖

Question

我編寫了以下代碼，以創建接口管理器的單例實例。

#include <intrin.h>
#pragma intrinsic(_ReadWriteBarrier)

boost::mutex global_interface_manager_creation_mutex;
interface_manager* global_interface_manager = NULL;

interface_manager* get_global_interface_manager() {
    interface_manager* volatile temp = global_interface_manager;
    _ReadWriteBarrier();
    if (temp == NULL) {
        boost::mutex::scoped_lock(global_interface_manager_creation_mutex);

        temp = global_interface_manager;

        if (temp == NULL) {
            temp = new interface_manager();
            _ReadWriteBarrier();
            global_interface_manager = temp; 
        }
    }

    return temp;
}

但我不想使用鎖定和內存屏障，因此將代碼更改為：

interface_manager* get_global_interface_manager() {
    interface_manager* volatile temp = global_interface_manager;

    __assume(temp != NULL);
    if (temp == NULL) {
        temp = new interface_manager();
        if(NULL != ::InterlockedCompareExchangePointer((volatile PVOID *)&global_interface_manager, temp, NULL)) {
            delete temp;

            temp = global_interface_manager;
        }
    }

    return temp;
}

似乎這段代碼運行良好，但我不確定，我真的不知道如何測試它是正確的。

Answer 1

我的問題是：是否真的，真的，真的有必要制作線程安全的單身人士？

單身人士是值得商bat的，但他們確實有其用途（我想討論這些內容將遠遠超出主題）。

然而， 線程安全單例是99.99％的時間不必要的，99.99％的時間實現錯誤（甚至那些應該知道如何做正確的人在過去證明他們弄錯了）。 所以，我認為在這種情況下“你真的需要這個”是一個有效的問題。

如果在應用程序啟動時（例如從main（）內部）創建單例的實例，則將只有一個線程。 就像一次調用get_global_interface_manager（）或調用隱式調用get（）的yourlibrary :: init（）一樣容易。

一旦執行此操作，就不必擔心線程安全，因為此時將僅強制一個線程。 並且，您可以保證它會起作用。 沒有ifs和whens。

很多（如果不是全部）庫都要求您在啟動時調用init函數，因此這也不是不常見的要求。

Answer 2

你有沒有考慮過使用pthread_once ？ http://sourceware.org/pthreads-win32/manual/pthread_once.html

這是它的用例。

#include <stddef.h> // NULL
#include <pthread.h>

static pthread_once_t once_control = PTHREAD_ONCE_INIT;
static interface_manager* m;

static void* init_interface_manager()
{
    m = new interface_manager;
    return NULL;
}

interface_manager* get_global_interface_manager()
{
    pthread_once(&once_control, &init_interface_manager);
    return m;
}

Answer 3

您可以將單例存儲為原子引用。 實例化后，CAS設置引用。 這不能保證不會實例化兩個副本，而只能保證總是從inst返回相同的副本。 由於標准C沒有原子指令，我可以在Java中顯示它：

class Foo
{
    static AtomicReference<Foo> foo = new AtomicReference<>();

    public static Foo inst()
    {
        Foo atomic = foo.get();
        if(atomic != null)
            return atomic;
        else
        {
            Foo newFoo = new Foo();
            //newFoo will only be set if no other thread has set it
            foo.compareAndSet(null, newFoo);
            //if the above CAS failed, foo.get would be a different object
            return foo.get();
        }
    }
}

Answer 4

多線程編程的一個難點是，某些東西看起來可能有99.9％的時間工作，然后慘遭失敗。

在你的情況下，沒有什么可以防止兩個線程從全局指針返回NULL並且都分配新的單例。 一個將被刪除，但您仍然會將其作為函數的返回值傳回。

我甚至無法說服自己，我自己的分析是正確的。

您可以通過返回global_interface_manager而不是temp來輕松修復它。 仍然有可能創建一個你轉身並刪除的interface_manager ，但我認為這是你的意圖。