这个单例实现中，两个存储位置可以重新排序吗？

Question

这个单例实现中，两个存储位置可以重新排序吗？

3

在下面的单例模式的'get'函数中，其他线程是否可以看到instance不为null，但是almost_done仍然为false？（假设almost_done最初为false。）

Singleton *Singleton::Get() {
    auto tmp = instance.load(std::memory_order_relaxed);
    std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
    if (tmp == nullptr) {
        std::lock_guard<std::mutex> guard(lock);
        tmp = instance.load(std::memory_order_relaxed);
        if (tmp == nullptr) {
            tmp = new Singleton();
            almost_done.store(true, std::memory_order_relaxed); // 1
            std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);
            instance.store(tmp, std::memory_order_relaxed); // 2
        }
    }
    return tmp;
}

如果可以，为什么？是什么原理？

我知道没有任何东西可以“离开”acquire-release部分，但是2不能进入并与1重排序吗？

我知道在C ++中实现线程安全的单例不需要使用这些复杂的技术，是的，almost_done 没有太多意义，这纯粹是为了学习。

- ledonter

为什么你不把这行代码 std::lock_guardstd::mutex guard(lock); 移到函数的第一行呢？这样做不就解决了所有同步问题吗？ - Omid CompSCI

1

@iMajuscule 已修复 - ledonter

我认为应该在“if (tmp == nullptr) {”之后编写“std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);”，因为当tmp不为空时，我们不希望执行该操作。我猜想这么做只是为了学习，但我认为这样会更有意义。 - Olivier Sohn

@ledonter 这只是避免不必要的指令的问题，但并不改变逻辑。 - Olivier Sohn

@ledonter，因为一个store-release操作不能与一个load-relaxed操作同步。因此，从第一个load-relaxed操作获取值的线程确实看到了有效的指针值，但它所指向的内存没有被同步。这是一个问题（例如，它可能指向一个仍在构建中的“Singleton”实例）。 - LWimsey

显示剩余4条评论

1个回答

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- LWimsey · Accepted Answer

您的代码展示了Double-Checked-Locking pattern (DCLP) 的有效实现。根据线程进入代码的顺序，同步由std::mutex或std::atomic::instance处理。

其他线程能否看到instance不为null但almost_done仍然为false？不可能。

DCLP模式保证，在开始执行load-acquire（返回非null值）的所有线程都将看到instance指向有效内存且almost_done==true，因为加载已与存储-release同步。

一个人可能认为它是可能的原因，在第一个线程（#1）持有std::mutex的小窗口期间，第二个线程（#2）正在进入第一个if语句。在#2锁定std::mutex之前，它可以观察到instance的值（仍指向未同步的内存，因为互斥体负责），但尚未同步。但即使发生这种情况（这个模式中的有效场景），#2也会看到almost_done==true，因为release fence（由#1调用）将store-relaxed排序到almost_done 在store-relaxed到instance之前，并且其他线程观察到相同的顺序。