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            C++ Programmer

            天行健,君子以自強不息; 地勢坤,君子以厚德載物

            多線程中局部靜態變量初始化的陷阱

                C++當中常常需要一個全局唯一的對象實例,這時候,我們就會想到單件模式。如何實現這一模式?全局變量當然是一個簡單可行的方法,然而,這太丑陋。嗯,其實,丑陋倒也罷了,最嚴重的是它將引誘程序員濫用全局變量,這將導致維護的災難。

                既然全局變量是可能有害的,那么,我們我們把它隱藏一下,放到某個類當中去,作為類的靜態數據成員。這看上去不錯,我也這么認為。當我們只是簡單的需要一個全局對象時,這很好,而且足夠簡單。不過,天空中尚有一朵小小的烏云,讓我們來看一看它是什么。

                靜態成員變量的初始化,和全局對象一樣,實際上是在main函數進入后,我們寫下的第一行代碼之前被執行的。而且,我們知道那個著名的初始化順序不可靠的問題(跨編譯單元)。當我的全局對象是一個復雜對象――這很常見,比如一個環境管理器――它甚至還需要復雜的裝配過程,我們需要考慮:構建這個單件的時候,其對象都準備好了嗎?如果我們不能確定,那么一個常見的措施是延遲單件對象的構造――把它延遲到全局對象初始化結束以后怎么樣?這好像很容易實現:

            SomeClass * SomeClass ::instance()
             
            static SomeClass inst;
             
            return &inst;
            }

            不錯吧?它不但可以延遲到全局對象初始化之后,甚至可以延遲到有人需要它的時候,才被構造出來,隨需應變,呵呵,是不是很帥?嗯,還有一點小問題,不僅存在對象初始化順序問題,析構也同樣存在問題。局部靜態變量的析構,和全局對象一樣,是在main函數退出前進行的,如果也要考慮順序問題的話...是不是有點麻煩呢?

                過度設計是一種罪,我是不是考慮的太復雜了?如果壓根就不需要考慮析構順序,這是不是很完美的解決方案?沒那么簡單!非但不夠完美,而且,這里面仍然存在缺陷:當我們運行在多線程環境的時候,靜態變量的初始化來實現單件,是不可靠的――直接的說,靜態變量有可能初始化多次!在作實驗之前,我們現分析一下靜態局部變量的實現方式,下面是前面instance實現的偽碼:

            if (!initialized){
             initialized 
            = true;
             
            new (&inst)SomeClass;
            }

            return &inst;

            每個靜態變量都會擁有自己的初始化與否的標志,靜態變量初始化并不是一個原子操作,也沒有為多線程而設立互斥區(C++語言本身是沒有線程概念的),因此,我們要想實現多線程下的單件延遲創建,就不得不解決重復初始化的問題。至于如何實現,實際上這方面的代碼很多了。一個顯然的方案是設立互斥區,傳統的雙檢測技術可以有效解決這一問題――至少目前的C++是這樣,至于最近在csdn看到在Java中雙檢測失效的文章,我認為應該由Java語言負責。

                其實,局部靜態變量可能多次初始化,并不難理解,實踐上,也很少出嚴重的問題――出問題的條件還是挺苛刻的:多線程,不可多次初始化,恰好多個線程同時調用,恰好在if之后發生線程調度。很少出問題,不等于不出問題,特別的,對于廣泛使用的應用程序來說,出錯概率就不是一點點了。寫這篇東西的原因,是今天在公司看到的一段代碼,作了標識符替換:

            SomeClass * SomeClass::GetInstance(){
             
            static CLock g_lock;
             
            if (m_pInstance == NULL){
              g_lock.Lock();
              
            if (m_pInstance == NULL){
               m_pInstance 
            = new SomeClass;
              }

              g_lock.Unlock();
             }

             
            return m_pInstance;
            }

            就這段代碼,雖然知道用雙檢測,且不說Lock/Unlock可以更好的處理,static CLock g_lock根本就是錯誤。鎖本身可能被初始化多次,象這種資源類型的對象,多次構造幾乎肯定會出錯的。而對于單件模式的實現,我認為,一般而言,Loki:: SingletonHolder會是一個好的選擇。

             

            本文出處:http://blog.csdn.net/wingfiring/archive/2005/10/09/498242.aspx

            posted on 2009-07-24 10:47 Saga 閱讀(4687) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: MultiTask

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