先看一個最簡單的教科書式單例模式：

class CSingleton{public:	static CSingleton* getInstance()	{		if (NULL == ps)		{//tag1			ps = new CSingleton;		}		return ps;	}private:	CSingleton(){}	CSingleton & operator=(const CSingleton &s);	static CSingleton* ps;};CSingleton* CSingleton::ps = NULL;

有2個要點：

1.private的構造函數和=操作符，用于防止類外的實例化和被復制；

2.static的類指針和get方法。

在大多數單線程情況下，以上代碼大都會運行得很好，除非遇到中斷：

1.當程序運行到tag1 處觸發了中斷；
2.中斷處理程序恰調用的也是getInstance函數。

可想而知，這和多線程的情況類似，假設線程A 運行到tag1處，還沒來得及new，此時ps仍然是NULL，線程B（或中斷處理程序） 同時也運行到此通過if判斷，那么將會實例化2個CSingleton對象，顯然是不對的。

為了解決上述問題，自然而然，最容易想到也最常用的方法是加鎖，因此getInstance改成這樣：

	static CSingleton* getInstance()	{		lock();//偽代碼		if (NULL == ps)		{			ps = new CSingleton;		}		return ps;	}

加了鎖以后貌似解決了上述問題，但也同樣帶來了新的問題：如果程序到處是諸如：

CSingleton::instance()->aaaa();CSingleton::instance()->bbbb();CSingleton::instance()->cccc();

這樣的調用，除了第一次的lock()有用外，后面的都是在做無用功，lock()的代價說大不大，但在某些情況下還是會提高程序延遲，這對追求完美的程序猿來說是完全無法接受的。

于是乎，咱想出了一個辦法：

	static CSingleton* getInstance()	{		if (NULL == ps)//這里加了次判斷，只有第一次才會為true而調用lock()		{			lock();//偽代碼			if (NULL == ps)			{				ps = new CSingleton;			}		}		return ps;	}

很久以后我才知道，這個方法有個很高大上的名字，叫做雙重檢查鎖定模式，簡稱DCLP(Double Checked Locking Pattern)。

DCLP很好地解決了多次調用不必要的lock()。

然而，你們以為這樣就完了？too young。。

DCLP在多線程下仍然存在2個根本問題：

1.程序的指令執行順序不確定；
2.編譯器優化問題。

先說2，在某些編譯器下，以上的兩個if判斷只會執行一個，甚至一個都不執行，原因是編譯器認為至少有一個if判斷是多余的，它自動幫助我們優化了代碼。

再說1，ps = new CSingleton; 這條語句會被拆分為這樣的三個步驟執行：

1.為要new的對象開辟一塊內存；
2.構造該對象，填入這塊內存；
3.將ps指針指向這塊內存。

以上三個步驟，2和3的順序是不確定的，可能先2后3，也可能先3后2。。。

實際執行時可能是這樣的：

	static CSingleton* getInstance()	{		if (NULL == ps)		{			lock();//偽代碼			if (NULL == ps)			{    //偽代碼				ps = xx;//step 3				new sizeof(CSingleton);//step 1				new CSingleton;//step 2			}		}		return ps;	}

如果編譯器按上述順序執行代碼，考慮如下狀況：

線程A 執行到step 1還未執行后面的step 2，此時ps非空，但其指向的內存里面的內容還未被構造出來，于此同時線程B 進入這個函數，判斷ps非空直接返回ps，但是調用者此時訪問的ps內存實際內容CSingleton還沒被構造呢，這是一塊地址正確大小正確但內部數據不明的東西，當然會出錯(調用者一般這么調用:CSingleton::getInstance()->aa();  CSingleton::getInstance()->bb();  CSingleton::getInstance()->cc();........此時的aa,bb,cc是啥玩意兒？)。

這也是為什么加上volatile關鍵字仍然不可以解決同步問題，volatile只解決了編譯器優化問題，卻無法控制機器指令執行順序。

很遺憾的是，C/C++本身在設計時是不考慮多線程問題的，也就是說，要處理多線程問題還要程序猿自己想辦法填坑。。

說了這么多，我們要討論的問題仍然沒有解決，慶幸的是，C++ 11提供了內存柵欄技術來解決這個問題，這里不贅述，有興趣的讀者可以自己搜索資料看看，不過是一些api調罷了。

那么，C++ 11 以前的代碼如何解決這個問題呢？很不幸，并沒有很好的解決方案，一種可行的方案是，程序中不要到處這么調用這個單例對象：

CSingleton::getInstance()->aa(); CSingleton::getInstance()->bb();CSingleton::getInstance()->cc();

而是在程序開始就初始化緩存這個單例對象：

CSingleton* const g_ps = CSingleton::getInstance();//程序一開始就緩存這個單例對象g_ps->aa();g_ps->bb();g_ps->cc();

但是如此帶來的問題是程序一開始就實例化了這個單例對象，對象在整個程序的聲明周期存在，這貌似叫餓漢式，而之前那種叫懶漢式，孰輕孰重，只有根據實際情況取舍了。

以上就是小編為大家帶來的從C++單例模式到線程安全詳解全部內容了，希望大家多多支持武林網~