Leaky singletons的一种使用场景

Leaky singletons的一种使用场景

场景

最近遇到了这个问题，正好想记录下。
比如你有一段代码，如下（伪代码）：

static std::map<int, std::string> g_test_map;class Test {public:~Test() {}  // 析构里对线程做join动作bool Init() {} // 启动多个线程对g_test_map进行读写操作
};

你在一个文件中定义了一个static map静态变量，并且你的代码被编译成test.so。
重点来了，这个test.so是以共享库的形式被别人使用，而且是通过dlopen、dlclose的形式加载和卸载你的test.so。

使用方代码如下（伪代码）：

std::shared_ptr<Test> LoadTest() {dlopen("./test.so");std::shared_ptr<Test> test = std::make_shared<Test>();test->Init();return test;
}UnLoadTest() {test.reset();dlclose("./test.so");
}

使用方1在dlopen你的test.so的时候，会申请出这个static map的内存空间，你的test.so中会另外启动多个线程在对这个map进行读写操作。并且会将Test的shared_ptr返回给使用方2持有。

这里就会形成如下关系图：
使用方2->(load) 使用方1的.so -> 使用方1 (dlopen) test.so。

那在使用方2 退出的时候，使用方1会先reset 它保存的test的shared_ptr，然后再dlclose。

这里就会出现问题：

1. 使用方1在reset test的时候，只是会将test的引用技术减1，此时使用方2还持有着test，所以test并不会析构，也不会触发线程join；
2. 紧接着使用方1开始 dlclose，并且dlclose的时候会将g_test_map析构掉；
3. 此时由于test还未析构，所以test中的线程还在run，这个时候就会出现访问已析构的内存，产生coredump。

这个问题如果用asan跑下，可以很明显看出asan提示的

AddressSanitizer: heap-use-after-free on address
READ of size 8 at  0xffff8e408f90 thread T9：0xffff8e408f90 freed by thread T0 here:

这段的意思就是堆内存释放后又被使用，0xffff8e408f90 这个地址在T0被释放，又在T9被使用。

问题本质

所以综上所述，这个问题的本质是dlclose的时候静态全局变量被析构，但是存在running的线程还在使用这块全局内存。

这里有人会说，那dlclose的时候应该将test清理干净，这样就不会存在这种场景。这种说法没问题，但是这里Test的线程是在Test析构的时候join的，而Test是以shared_ptr的形式返回，并且又被使用方2持有着。所以这里场景下使用方1本质控制不了test的析构。

如何解决

1. 第一种方法可以将static map封装成类，然后用shared_ptr包装起来，别的线程要读写这个map，就必须保存一份map的shared_ptr类，这样就能保存最后释放。
2. 第二种方法也是之前遇到glog0.4中的一个问题，参考glog的修复手段。
   glog中的问题也是进程退出的时候static mutex被释放了，但是别的线程还在使用这个mutex，可以看下这个：
   glog0.4.0版本存在此问题，static google::log_mutex destroyed on exit, while other still existing threads want to log。具体可看如下链接：

https://github.com/google/glog/issues/504

glog里使用了Leaky singletons这种方式解决了此问题。

Leaky singletons

Leaky singletons很好理解，翻译成中文就是泄漏式单例，代码如下：

static Singleton& instance() {/** 以前的实现static Singleton inst;return inst;*/static Singleton* inst = new Singleton; // 返回指针而不是整个对象return *inst;
}

用静态指针替换了静态对象，这样进程启动只会new一份，并且不会手动释放，而是进程退出的时候被系统回收内存。

这里并不是真实泄露，最终内存也会随着进程退出被系统回收。