单例模式的陷阱 - 技术探索 | Kevin's Blog = 沉思录 = Talk is cheap. Show me the code.

最近在写代码时发现了一个很奇怪的现象，单例模式生成的单例实例在同一进程中出现了多次。在此记录一下。

下面是我复现的代码，也可以直接在我的仓库进行下载

gitee

git clone https://gitee.com/little-sweet-cookie/singleton_so_test.git

代码包括五个代码文件和一个 makefile 文件

需要的单例实例，使用单例模板实现单例模式

	// handler.h
	#ifndef HANDLER_H
	#define HANDLER_H
	#include "singleton.h"
	#include <iostream>

	class Handler {
	public:
	void show()
	{
	std::cout << "Handler::instance " << (long long)this << std::endl;
	}
	};

	#endif // !HANDLER_H

单例模板

	// singleton.h
	#ifndef SINGLETON_H
	#define SINGLETON_H
	#include <memory>

	template<typename T>
	class Singleton
	{
	public:
	static std::shared_ptr<T> GetInstance()
	{
	if (instance == nullptr) {
	instance = std::make_shared<T>();
	}
	return instance;
	}

	Singleton(T&&) = delete;
	Singleton(const T&) = delete;
	void operator= (const T&) = delete;

	protected:
	Singleton() = default;
	virtual ~Singleton() = default;
	static std::shared_ptr<T> instance;
	};
	template<typename T>
	std::shared_ptr<T> Singleton<T>::instance;
	#endif // !SINGLETON_H

业务 A

	// service_a.cc
	#include <iostream>
	#include "handler.h"
	#include "singleton.h"

	extern "C" {
	void show_service_a()
	{
	Singleton<Handler>::GetInstance()->show();
	std::cout << "aaa" << std::endl;
	}
	}

业务 B

	// service_b.cc
	#include <iostream>
	#include "handler.h"
	#include "singleton.h"

	extern "C" {
	void show_service_b()
	{
	Singleton<Handler>::GetInstance()->show();
	std::cout << "bbb" << std::endl;
	}
	}

主函数

	// main.cc
	#include <dlfcn.h>
	#include <iostream>
	#include "handler.h"

	void show_main()
	{
	Singleton<Handler>::GetInstance()->show();
	std::cout << "main" << std::endl;
	}

	int main()
	{
	show_main();

	void * handle;
	using func = void (*)();

	handle = dlopen("lib_service_a.so", RTLD_LAZY);
	func show_service_a = (func)dlsym(handle, "show_service_a");
	show_service_a();

	handle = dlopen("lib_service_b.so", RTLD_LAZY);
	func show_service_b = (func)dlsym(handle, "show_service_b");
	show_service_b();

	return 0;
	}

Makefile 文件

	// makefile
	service_a_so:service_a.cc
	g++ -fPIC -shared service_a.cc -o lib_service_a.so

	service_b_so:service_b.cc
	g++ -fPIC -shared service_b.cc -o lib_service_b.so

	main_so:main.cc
	g++ -fPIC -shared main.cc -o lib_main.so
	clean:
	rm -f main.out lib_main.so
	rm -f lib_service_a.so
	rm -f lib_service_b.so

	all:clean service_a_so service_b_so main.cc
	g++ main.cc -o main.out -Wl,-rpath=./
	./main.out

	all_so:clean service_a_so service_b_so main_so
	g++ lib_main.so -o main.out -Wl,-rpath=./
	./main.out

诡异现象

当我使用 make all 时，结果如下

	cookie@cookie-VirtualBox:~/repo/test_singleton$ make all
	rm -f main.out lib_main.so
	rm -f lib_service_a.so
	rm -f lib_service_b.so
	g++ -fPIC -shared service_a.cc -o lib_service_a.so
	g++ -fPIC -shared service_b.cc -o lib_service_b.so
	g++ main.cc -o main.out -Wl,-rpath=./
	./main.out
	Handler::instance 102966796923584
	main
	Handler::instance 102966796926512
	aaa
	Handler::instance 102966796926512
	bbb
	cookie@cookie-VirtualBox:~/repo/test_singleton$

当我使用 make all_so 时，结果如下

	rm -f main.out lib_main.so
	rm -f lib_service_a.so
	rm -f lib_service_b.so
	g++ -fPIC -shared service_a.cc -o lib_service_a.so
	g++ -fPIC -shared service_b.cc -o lib_service_b.so
	g++ -fPIC -shared main.cc -o lib_main.so
	g++ lib_main.so -o main.out -Wl,-rpath=./
	./main.out
	Handler::instance 94236187448000
	main
	Handler::instance 94236187448000
	aaa
	Handler::instance 94236187448000
	bbb
	cookie@cookie-VirtualBox:~/repo/test_singleton$

可以看到， make all 时，会生成两个不同的单例，业务 A 与业务 B 为同一个实例，main 为另一个实例。
而使用 make all_so 时，所有 so 中的单例都是同一个实例。

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