【C++设计模式】单件类与DCLP(Double Check Lock Pattern)的风险

【单件类】

保证只能有一个实例化对象，并提供全局的访问入口。

【设计注意事项】

1.阻止所有实例化的方法：

private 修饰构造函数，赋值构造函数，赋值拷贝函数。

2.定义单实例化对象的方法：

a.使用static 修饰

b.使用new+delete的方法

3.多线程版本：

使用双检测锁定，即先检测单实例对象是否存在；不存在，使能“锁”，再次判断实例是否存在，不存在就创建该单实例对象。

A.单层锁示例：

1. Singleton* Singleton::getInstance() {
2. Lock lock;      // scope-based lock, released automatically when the function returns
3. if (m_instance == NULL) {
4. m_instance = new Singleton;
5. }
6. return m_instance;
7. }

B.DCL示例：【单层锁存在高并发时效率低,DCL提出先检测单件指针m_instance是否已创建，减少大部分的锁；上锁后，再次检查m_instance 】

1. Singleton* Singleton::getInstance() {
2. if(m_instance==NULL)
3. {
4. Lock lock;      // scope- based lock, released automatically when the function returns
5. if (m_instance == NULL) {
6. m_instance = new Singleton;
7. }
8. }
9. return m_instance;
10. }

【DCL的风险】

回顾下（或者学习下）   m_instance = new Singleton; 发生了什么：

1.分配Singleton对象所需的内存

2.为该内存区域执行构造函数

3.m_instance指向该内存。

一切都似乎没有什么问题，但是有时编译器喜欢把2和3替换下（先不管编译器出于什么目的）

执行单例化构造（ m_instance = new Singleton; ）的顺序中，其他线程访问对象程序未加锁【lock一般不阻止CPU线程调度程序，只对俩个线程里同样上了同个锁的部分函数有阻塞作用】，直接访问会出故障【操作未定义的对象】，又不能所有地方都加锁--效率低。

解决方法：在单例化构造中先构造给临时变量，再把临时变量赋值给单例化对象的指针，注意防止编译器优化，否则前功尽弃【当然，这种方式的弊端目前尚未考虑到】。

1. Singleton* Singleton::getInstance() {
2. volatile Singleton* tmp = m_instance;
3. ...                     // insert memory barrier
4. if (tmp == NULL) {
5. Lock lock;
6. tmp = m_instance;
7. if (tmp == NULL) {
8. tmp = new Singleton;
9. ...             // insert memory barrier
10. m_instance = tmp;
11. }
12. }
13. return tmp;
14. }

【背景知识】

2000年，一个JAVA高性能研究小组发布了一篇声明《双重检查锁定可能导致锁定无效》。

2004年，Scott Meyers 和Andrei Alexandrescu联合发表了一篇名为《C++实现双重检查锁定存在严重缺陷》

【参考链接】

http://blog.csdn.net/nodeathphoenix/article/details/51657973

http://developer.51cto.com/art/201311/419604.htm