2018-09-03 23:18:24 哲這這

1. 餓漢模式

使用餓漢模式實現單例是十分簡單的，並且有效避免了線程安全問題，因為將該單例對象定義為static變量，程序啟動即將其構造完成了。代碼實現：

2.懶漢模式

餓漢方式不論是否需要使用該對象都將其定義出來，可能浪費了內存，或者減慢了程序的啟動速度。所以使用懶漢模式進行優化，懶漢模式即延遲構造對象，在第一次使用該對象的時候才進行new該對象。

而懶漢模式會存在線程安全問題，最出名的解決方案就是Double-Checked Locking Pattern (DCLP)。使用兩次判斷來解決線程安全問題並且提高效率。代碼實現:

3. 懶漢模式優化

上述代碼有一個問題，當程序使用完該單例，需要手動去調用Destroy()來釋放該單例管理的資源。如果不去手動釋放管理的資源（例如加載的文件句柄等），雖然程序結束會釋放這個單例對象的內存，但是並沒有調用其析構函數去關閉這些管理的資源句柄等。解決辦法就是將該管理的對象用智能指針管理。代碼如下：

4. Double-Checked Locking Pattern存在的問題

Double-Checked Locking Pattern (DCLP)實際上也是存在嚴重的線程安全問題。Scott eyers and 和Alexandrescu寫的一篇文章裡面專門分析了這種解決方案的問題《C++ and the Perils of Double-Checked Locking》。文章截圖：

比如剛剛實現方式很容易發現其存在線程安全問題。

 if (instance_ == nullptr) { \\ 語句1
 std::lock_guard<:mutex> lock(mutex_);
 if (instance_ == nullptr) {
 instance_ = new Singleton; \\ 語句2
 }
 }

線程安全問題產生的原因是多個線程同時讀或寫同一個變量時，會產生問題。

如上代碼，對於語句2是一個寫操作，我們用mutex來保護instance_這個變量。但是語句1是一個讀操作，if (instance_ == nullptr)，這個語句是用來讀取instance_這個變量，而這個讀操作是沒有鎖的。所以在多線程情況下，這種寫法明顯存在線程安全問題。

《C++ and the Perils of Double-Checked Locking》這篇文章中提到：

instance_ = new Singleton;

這條語句實際上做了三件事，第一件事申請一塊內存，第二件事調用構造函數，第三件是將該內存地址賦給instance_。

但是不同的編譯器表現是不一樣的。可能先將該內存地址賦給instance_，然後再調用構造函數。這是線程A恰好申請完成內存，並且將內存地址賦給instance_，但是還沒調用構造函數的時候。線程B執行到語句1，判斷instance_此時不為空，則返回該變量，然後調用該對象的函數，但是該對象還沒有進行構造。