【中间件】brpc_基础_单例

brpc 单例

源码

1 实现核心机制

• 基于 bthread_once 的线程安全初始化
  通过 BRPC 的 bthread_once 函数确保单例的初始化在多线程（bthread 环境）中仅执行一次。bthread_once 的作用类似于 pthread_once，但专为 BRPC 的用户态线程（bthread）设计，确保初始化函数在所有 bthread 中仅被调用一次。

• 模板化设计
  使用模板类 SingletonOnBthreadOnce，允许用户将任意类封装为单例。用户只需通过 SingletonOnBthreadOnce::get_instance() 即可获取单例实例，无需重复编写单例逻辑。

2 代码结构解析

// 模板类定义
template <typename T>
class SingletonOnBthreadOnce {
public:
    // 获取单例实例的入口方法
    static T* get_instance() {
        bthread_once(&once_control, init); // 确保 init 仅执行一次
        return instance;
    }

private:
    // 初始化函数：创建单例对象
    static void init() {
        instance = new T();
    }

    // 静态成员：控制一次性初始化的标志
    static bthread_once_t once_control;
    // 静态成员：单例实例指针
    static T* instance;
};

// 模板静态成员初始化（关键！）
template <typename T>
bthread_once_t SingletonOnBthreadOnce<T>::once_control = BTHREAD_ONCE_INIT;

template <typename T>
T* SingletonOnBthreadOnce<T>::instance = nullptr;

3 关键设计点

• 线程安全性
  通过 bthread_once 保证 init() 函数在所有 bthread 中仅执行一次，避免多线程竞争导致的多次实例化。

• 延迟初始化（Lazy Initialization）
  单例实例在首次调用 get_instance() 时创建，避免程序启动时的全局初始化开销。

• 内存管理
  单例对象通过 new 创建，但未提供销毁接口，依赖进程退出时操作系统自动回收内存。这种设计简化了实现，但可能导致资源泄漏（如文件句柄未释放）。

• 模板静态成员定义
  静态成员 once_control 和 instance 在模板类外部分别初始化为 BTHREAD_ONCE_INIT 和 nullptr，确保链接时正确生成符号。

4 使用示例

// 用户自定义类（需可访问构造函数）
class MyConfig {
public:
    MyConfig() { /* 初始化逻辑 */ }
    void load(const std::string& path) { /* ... */ }
};

// 获取单例实例
MyConfig* config = SingletonOnBthreadOnce<MyConfig>::get_instance();
config->load("path/to/config");

5 潜在改进与限制

• 构造函数访问权限
  要求用户类的构造函数为公有或对 SingletonOnBthreadOnce 开放友元。若需严格封装，用户需手动添加友元声明：

  class MyConfig {
  private:
      MyConfig() = default;
      friend class SingletonOnBthreadOnce<MyConfig>;
  };
  

• 销毁机制缺失
  未提供 delete_instance() 方法，若需主动释放资源，可扩展模板类：

  static void destroy() {
      delete instance;
      instance = nullptr;
      once_control = BTHREAD_ONCE_INIT; // 重置以便重新初始化（需谨慎）
  }
  

• 异常处理
  若 T 的构造函数抛出异常，bthread_once 会标记初始化未完成，下次调用 get_instance() 时将重试初始化。需确保构造函数幂等性或处理异常场景。

6 与标准单例实现的对比

特性	BRPC 单例	Meyer’s Singleton（C++11）
线程安全	依赖 bthread_once，适用于 bthread 环境	依赖静态局部变量初始化，原生线程安全
初始化时机	延迟初始化	延迟初始化
内存管理	显式 new，依赖进程退出回收	静态对象，自动析构（可能受析构顺序影响）
适用场景	BRPC/bthread 项目	通用 C++ 项目
代码复杂度	需模板和静态成员定义	极简（static T& instance() { static T obj; return obj; }）

7 总结

singleton_on_bthread_once.h 提供了一种基于 BRPC 用户态线程（bthread）的单例模式实现，核心优势在于：

• 线程安全初始化：通过 bthread_once 确保跨 bthread 的唯一性。
• 低侵入性：用户类无需修改即可封装为单例。
• 延迟加载：减少启动开销。

其局限性主要在于：

• 依赖 BRPC 环境：不适用于非 BRPC 项目。
• 内存泄漏风险：无显式销毁接口。
• 构造函数权限要求：需用户类构造函数可访问。

适合在 BRPC 高并发服务中管理全局配置、资源池等需线程安全访问的单例对象。