Question

我想创建一个在使用它的每个线程中实例化一次的单例类。我想将实例指针存储在TLS插槽中。我已经提出了以下解决方案，但我不确定在涉及线程本地存储时是否对singelton工厂的多线程访问有任何特殊考虑。也许还有一个更好的解决方案来实现线程本地单例。

class ThreadLocalSingleton 
{
    static DWORD tlsIndex;
public:
    static ThreadLocalSingleton *getInstance()
    {
        ThreadLocalSingleton *instance = 
            static_cast<ThreadLocalSingleton*>(TlsGetValue(tlsIndex));
        if (!instance) {
            instance = new ThreadLocalSingleton();
            TlsSetValue(tlsIndex, instance);
        }
        return instance;
    }
};
DWORD ThreadLocalSingleton::tlsIndex = TlsAlloc();

Tls *功能当然是win32特定的，但便携性不是这里的主要问题。您对其他平台的想法仍然很有价值。

主要编辑：我最初询问过在这种情况下使用双重检查锁定。但是正如DavidK指出的那样，无论如何都要在每个线程的基础上创建单例。

剩下的两个问题是：

是否适合回复TlsGetValue / TlsSetValue以确保每个线程获得一个实例并且每个线程只创建一次实例？
是否可以注册一个回调，允许我在该线程完成时清理与特定线程关联的实例？

Answer 1

由于您的对象是线程本地的，为什么需要锁定来保护它们呢？调用getInstance（）的每个线程都将独立于任何其他线程，那么为什么不检查单例是否存在并在需要时创建它？只有在多个线程试图访问相同的单例时才需要锁定，这在您的设计中是不可能的，如上所述。

编辑：继续讨论另外两个问题......我看不出有什么理由说使用TlsAlloc / TlsGetValue等不会像你期望的那样工作。由于保存指向单例的指针的内存只能由相关线程访问，因此对它进行延迟初始化不会有任何问题。但是没有明确的回调接口来清理它们。

显而易见的解决方案是使用一个方法，由所有线程主函数调用，清除创建的单例，如果有的话。

如果线程很可能会创建一个singelton，一个更简单的模式可能是在线程main函数的开头创建单例并在结尾处删除它。然后，您可以通过在堆栈上创建单例，或者将其保存在std :: auto_ptr＆lt;＆gt;中来使用RAII，以便在线程结束时将其删除。（除非线程异常终止，但如果发生这种情况，所有投注都会被关闭，而泄漏的对象是您遇到的问题中最少的。）然后，您可以只传递单例，或将其存储在TLS中，或将其存储在一个成员中。 class，如果大多数线程功能都在一个类中。

Answer 2

查看this paper以了解为什么双重检查锁定一般不起作用（即使它在特殊情况下可能有效）。

Answer 3

我们使用一个类来存储线程id的映射到数据，以实现我们的线程本地存储。这似乎工作得很好，然后这个类的实例可以放在需要线程本地存储的任何地方。通常，客户端使用实例作为静态私有字段。

以下是代码的粗略轮廓

template <class T>
struct ThreadLocal {
    T & value()
    {
        LockGuard<CriticalSection> lock(m_cs);

        std::map<int, T>::iterator itr = m_threadMap.find(Thread::getThreadID());

        if(itr != m_threadMap.end())
            return itr->second;

        return m_threadMap.insert(
            std::map<int, T>::value_type(BWThread::getThreadID(), T()))
                .first->second;
    }

    CriticalSection     m_cs;
    std::map<int, T>    m_threadMap;
};

然后将其用作

class A {
    // ...

    void doStuff();
private:
   static ThreadLocal<Foo> threadLocalFoo;
};

ThreadLocal<Foo> A::threadLocalFoo;

void A::doStuff() {
    // ...
    threadLocalFoo.value().bar();
    // ...
}

这很简单，可以在任何可以获取线程ID的平台上运行。注意，关键部分仅用于返回/创建引用，一旦引用，所有调用都在临界区之外。

线程本地单例

3 个答案: