C++与Java在线程安全的懒汉式单例模式上的差异

对于java而言，可以通过内部类实现单例的延迟加载：

public class Singleton {  
    private Singleton() {};

    private static class SingletonHolder {  
        private static Singleton  instance = new Singleton();  
     }  
      
     public static Singleton getInstance() {  
         return SingletonHolder.instance;  
     }  
}

由于Java内部类只有在调用到的时候才会加载，并且JVM保证了加载的线程安全，因此这种单例模式是线程安全的。

对于C++而言，没有像JVM这样的类加载机制保证线程安全，因此单例情况比Java要复杂。

如果采用懒汉模式，主要有以下几种方式：

方式1：双重检测及加锁：

class Singleton
{
private:
    static Singleton* m_instance;
    Singleton(){}
public:
    static Singleton* getInstance();
};

in Singleton.cpp:
Singleton* Singleton::getInstance()
{
    if(NULL == m_instance)
    {
        Lock();//借用其它类来实现，如boost
        if(NULL == m_instance)
        {
            m_instance = new Singleton;
        }
        UnLock();
    }
    return m_instance;
}

双重检测也有潜在问题，详情参考文末链接。

方式2：静态内部变量（C++11之前需加锁）

需要注意的是，C++11以后，要求编译器保证内部静态变量的线程安全性，可以不加锁。但C++ 11以前，仍需要加锁。

class Singleton
{
private:
    Singleton(){}
public:
    static Singleton* getInstance();
};

in Singleton.cpp:

Singleton* Singleton::getInstance()
{
    Lock(); // not needed after C++0x
    static Singleton instance;
    UnLock(); // not needed after C++0x
    return &instance; 
}

方式3: 无锁设计：

如果既要懒汉模式，又要无锁设计，针对linux/unix平台，可以采用pthread_once，例如：

class Singleton { 
public: 
	static Singleton* instance(); 
	static void init() { pIntance = new Singleton; } 
	... 
private: 
	static Singleton* pInstance; 
	static pthread_once_t ponce_; 
}; 

pthread_once_t Singleton::ponce_ = PTHREAD_ONCE_INIT; 

Singleton* Singleton::instance() {
	pthread_once(&ponce_, &Singleton::init); 
	return pInstance; 
}

当然，如果使用饿汉模式，可以避免使用锁：

class Singleton  
{  
public:  
    static Singleton *pInstance;  
    static Singleton *getInstance()  
    {  
        return pInstance;  
    }  
private:  
      
    Singleton(){}  
};

在Singleton.cpp中初始化：  
Singleton * Singleton::pInstance = new Singleton();

参考文献：

http://www.zkt.name/dan-li-mo-shi-singleton-ji-c-shi-xian/

https://www.jianshu.com/p/d9334d992cbe

C++与Java在线程安全的懒汉式单例模式上的差异

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