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非线程安全的单例有什么危险?

singleton thread-safety design-patterns .net c#

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Mykhailo Seniutovych · 技术社区 · 7 年前

最近我发现 this article 这就解释了如何实现 thread safe singleton pattern 在C语言中。然而,我想知道让您的单例线程安全有多重要,让您的单例类非线程安全有什么危险和什么危险。考虑一个非常简单、非线程安全的单例模式实现:

public class ThreadNotSafeSingleton
{
    public static ThreadNotSafeSingleton Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                _instance = new ThreadNotSafeSingleton();
            }

            return _instance;
        }
    }

    private static ThreadNotSafeSingleton _instance;

    private ThreadNotSafeSingleton()
    {
    }
}

现在让我们假设,由于这段代码是非线程安全的,两个线程将进入这一行代码 _instance = new ThreadNotSafeSingleton(); . 在这种情况下,第一个线程将初始化 _instance 字段,然后第二个字段将初始化 _实例 再一次,不管怎样,你会有一个 _实例 存在于应用程序中。

那么这里有什么大不了的?我知道,如果您有更复杂的代码,并且您的构造函数运行一些其他可能不安全的代码,那么这可能是危险的。但是,如果您的singleton如此简单,那么非线程安全是否存在任何问题?

1 回复 | 直到 7 年前

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BionicCode 7 年前

由于单例模式仅将类限制为一个实例,因此您的方法违反了该模式。

如果出于任何原因,这对于您的实现来说都是可以的,并且我们遵循您所述的示例,那么这两个并发访问中的每一个都很有可能获得 ThreadNotSafeSingleton . 如果编译器决定不需要读取 _instance 返回前刚写入的变量。这种优化行为是由C实现的内存模型定义的。

这个 volatile 关键字经常被引用作为可能的解决方案,但它不能解决同步问题(如 BionicCode ,当线程1通过 if (_instance == null) 行并进入睡眠状态,然后线程2也会对相同的if进行评估,并开始声明该singleton。当线程1稍后唤醒时,它将通知另一个单例。

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Kazem Javadi 7 年前

单例模式的目的是只从一个类型创建一个对象。

想象 thread1 和 thread2 来到 get 的访问器 Instance 财产 第一次 ( _instance 仍然是 null ) 同时 :

螺纹1 检查 if (_instance == null) 表达并看到 _实例 是 无效的 以及同时 , 螺纹2 检查 if 表达并看到 _实例 是 无效的 但也一样。 螺纹1 到这里来 _instance = new ThreadNotSafeSingleton(); 表达式并从 ThreadNotSafeSingleton 类型。因为 螺纹2 检查 如果 表达并看到 _实例 是 无效的 也是,来 如果 代码块并创建一个新对象,该对象将覆盖 _实例 变量。最后, 螺纹1 使用不同于 螺纹2 的对象。

这个问题发生在 _实例 是 无效的 两个或多个线程试图同时获取您类型的实例。您必须限制同时访问 如果 线程的代码体(线程同步),特别是当 _instace 是 无效的 然而。