Để trả lời câu hỏi của bạn về lý do tại sao nó không an toàn, không phải vì cuộc gọi đầu tiên instance()phải gọi hàm tạo Singleton s. Để đảm bảo an toàn, điều này sẽ phải xảy ra trong một phần quan trọng, nhưng không có yêu cầu nào trong tiêu chuẩn là phải thực hiện một phần quan trọng (tiêu chuẩn cho đến nay là hoàn toàn im lặng đối với các luồng). Trình biên dịch thường thực hiện điều này bằng cách sử dụng một kiểm tra đơn giản và gia tăng của một boolean tĩnh - nhưng không phải trong một phần quan trọng. Một cái gì đó giống như mã giả sau đây:
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)));
}
Vì vậy, đây là một Singleton an toàn chủ đề đơn giản (cho Windows). Nó sử dụng một trình bao bọc lớp đơn giản cho đối tượng Windows CRITICAL_SECTION để chúng ta có thể có trình biên dịch tự động khởi tạo CRITICAL_SECTIONtrước khi main()được gọi. Lý tưởng nhất là một lớp phần quan trọng RAII thực sự sẽ được sử dụng có thể xử lý các trường hợp ngoại lệ có thể xảy ra khi phần quan trọng được tổ chức, nhưng điều đó nằm ngoài phạm vi của câu trả lời này.
Hoạt động cơ bản là khi một phiên bản Singletonđược yêu cầu, khóa được thực hiện, Singleton được tạo nếu cần, sau đó khóa được giải phóng và tham chiếu Singleton được trả về.
#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;
}
Con người - đó là rất nhiều điều tào lao để "làm cho một toàn cầu tốt hơn".
Hạn chế chính của việc triển khai này (nếu tôi không để một số lỗi xảy ra) là:
- nếu
new Singleton()ném, khóa sẽ không được phát hành. Điều này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng một đối tượng khóa RAII thực sự thay vì đối tượng đơn giản tôi có ở đây. Điều này cũng có thể giúp làm cho mọi thứ trở nên di động nếu bạn sử dụng một cái gì đó như Boost để cung cấp trình bao bọc độc lập nền tảng cho khóa.
- điều này đảm bảo an toàn cho luồng khi phiên bản Singleton được yêu cầu sau khi
main()được gọi - nếu bạn gọi nó trước đó (như trong khởi tạo đối tượng tĩnh), mọi thứ có thể không hoạt động vì CRITICAL_SECTIONcó thể không được khởi tạo.
- một khóa phải được thực hiện mỗi khi một thể hiện được yêu cầu. Như tôi đã nói, đây là một chủ đề đơn giản thực hiện an toàn. Nếu bạn cần một cái tốt hơn (hoặc muốn biết lý do tại sao những thứ như kỹ thuật khóa kiểm tra hai lần bị lỗi), hãy xem các giấy tờ được liên kết trong câu trả lời của Groo .