多线程环境下，线程安全单例模式的方案避坑 - 详解

在多线程环境下设计线程安全的单例模式，需确保实例的唯一性和初始化的线程安全性。

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一、C++实现线程安全单例模式

1. 饿汉式（Eager Initialization）

• 实现原理：类加载时直接创建实例，天然线程安全。

• 代码示例：

  class Singleton {
  public:
      static Singleton& getInstance() {
          static Singleton instance; // C++11后局部静态变量初始化线程安全
          return instance;
      }
  private:
      Singleton() = default; // 禁用拷贝构造和赋值
      Singleton(const Singleton&) = delete;
      Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
  };

• 特点：

  • 优点：实现简单，线程安全，无需额外同步。

  • 缺点：无法懒加载，程序启动时即占用资源。

• 适用场景：资源占用小且频繁使用的场景。

2. 双重检查锁定（Double-Checked Locking, DCLP）

• 实现原理：首次检查不加锁，第二次检查加锁，结合volatile或std::atomic防止指令重排序。

• 代码示例：

  #include 
  #include 
  class Singleton {
  public:
      static Singleton* getInstance() {
          Singleton* tmp = instance.load(std::memory_order_acquire);
          if (!tmp) {
              std::lock_guard lock(mutex_);
              tmp = instance.load(std::memory_order_relaxed);
              if (!tmp) {
                  tmp = new Singleton();
                  instance.store(tmp, std::memory_order_release);