我们是否需要互斥体来访问 C++11 - 多线程中单例对象中的数据字段？

Question

据我了解，C++ 11 具有静态线程安全性。这意味着获取/创建单例的实例没有问题。这是因为静态现在是线程安全的，并且在多线程环境中不会引起任何问题。然而，问题是我是否需要一个互斥体来访问单例中的数据字段。真的和单例有关系吗？在多线程环境中访问数据字段时，即使模式不是单例，是否也需要互斥锁。这是完整的代码。

class Singleton
{
private:

Singleton()
{
   std::cout<<"Singleton Initialized"<<std::endl;
}

Singleton(Singleton const&)
{
   std::cout<<"Singleton copy constructor not allowed"<<std::endl;
}

Singleton& operator=(Singleton const&)
{
   std::cout<<"Singleton Assignment Operator not allowed"<<std::endl;
}

~Singleton()
{
   std::cout<<"Singleton Destructor not allowed"<<std::endl;
}

int m_data;

public:

int getData()
{
   return m_data;
}

void setData(int data)
{
   m_data = data;

}

static Singleton * instance( )
{
   static Singleton *single_manager = new Singleton();
   return single_manager;

}

};

Answer 1

长话短说：博士：是的。

C++ 11“静态线程安全”可防止以下情况中的竞争条件：

static Singleton *single_manager = new Singleton();

如果没有这个，可能的问题是：

• Singleton() 实例化两次
• 不同的线程看到不同的 Singleton 实例
• 单例初始化对其他线程不可见

但是，当从不同线程调用它们时，对m_data（即GetData和）的任何访问都需要互斥体。SetData

在哪里锁定- 单例内部应该有锁，还是调用者应该锁？
（根据评论）

这个问题没有简单的答案。

我会向单例类添加一个锁，并在 GetData / SetData 中锁定。理由：这几乎总是默认用例，并减轻了调用者的负担。

但是：
内部锁并不总是足够的，例如，如果您有：

Singleton * s = Singleton::instance();
int x = s->GetData();
x = x + 1;
s->SetData(x);

调用者需要在 Get/Modify/Set 周围使用外部锁。

反对内锁的论据如下：

• 一般情况下，内部锁是不够的，即有些情况下调用者需要自己的锁
• 当调用者无论如何都必须锁定时，内部锁定会成为一个可能很重要的性能问题。

结论： 如果您可以避免手头数据的 get-modify-set 场景，那么添加内部锁（例如 API 可以包含 ）IncrementData方法似乎是明智的做法。清楚地记录接口的线程安全性（例如“此类不是线程安全的，需要外部锁定”或“单个函数调用是线程安全的”）

笔记：

是的：正如您已经想到的：这与该类是单例无关。
如果数据实际上只是一个 int，则可以使用“原子整数”（例如来自 boost:.atomic）。不过，获取/设置/修改问题仍然存在。