Ist ein sperrenfreier Singleton mit atomaren Operationen ein besserer Ansatz in C 11 als die Verwendung von Mutexes?

Implementieren von Multithread-Singleton in C 11

Mit dem Aufkommen der Multithreading-Funktionen von C 11 wird der traditionelle Ansatz der Verwendung von Mutexes für die Singleton-Implementierung möglicherweise nicht mehr genutzt aus Leistungsgründen nicht mehr notwendig sein.

Sperrfreier Singleton mit atomaren Operationen

Eine Methode zum Erstellen eines Singletons ohne Mutexe sind atomare Operationen. Mit atomaren Bool-Variablen und der Funktion std::atomic_compare_exchange_strong() können Sie die folgende Lösung implementieren:

<code class="cpp">public class Singleton {
    private static atomic<int> flag = 0;
    private static string name;

    public static bool initialized() {
        return (flag == 2);
    }

    public static bool initialize(string name_) {
        if (flag == 2) {
            return false; // Already initialized
        }
        int exp = 0, desr = 1;
        bool willInitialize = std::atomic_compare_exchange_strong(&flag, &exp, desr);

        if (!willInitialize) {
            return false; // Another thread CASed before us
        }
        initialize_impl(name_);
        assert(flag == 1);
        flag = 2;
        return true;
    }

    private static void initialize_impl(string name) {
        name = name;
    }
}</code>

C 11 Thread-Safe Initialization

C 11 führte eine threadsichere statische Initialisierung ein, wodurch die Notwendigkeit einer manuellen Sperre entfällt. Gleichzeitige Ausführung, die darauf wartet, dass statische lokale Variablen initialisiert werden, was die folgende vereinfachte Implementierung ermöglicht:

<code class="cpp">static Singleton& get() {
  static Singleton instance;
  return instance;
}</code>

Alternativen zu Singleton

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Lösungen Um sichere Multithread-Singleton-Implementierungen bereitzustellen, ist das Singleton-Muster selbst nicht immer die beste Designwahl. Erwägen Sie Alternativen wie die Übergabe von Objekten als Funktionsargumente, die Verwendung der Abhängigkeitsinjektion oder die Verwendung des Zustandsmusters.

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