caffe可重入单例机制分析

一个函数可重入是指该函数可以被多个线程同时调用。大多数函数都不是可重如的，因为很多函数会修改静态数据结构里的内容，如果多个线程同时调用，势必破坏共享的静态结构。可以在不改变公共接口的情况下，将一个非重入函数修改为可重入函数。思想是使用线程的本地存储来实现，而boost::thread_specific_ptr正好提供了使用TLS（thread local storage）的机制。

在caffe框架中，class Caffe是一个单例类，这个类是可以重入的，即可以被多个线程同时使用：

进入到上图109行的Get()函数：

这个函数是一个static的函数，它的返回值是Caffe对象的引用，第13行定义了一个指向Caffe对象的智能指针，类型为boost::thread_specific_ptr<Caffe>.代码的16行首先判断thread_instance_智能指针指向的对象是否为空，如果为空则说明进入到这个函数的线程是第一次运行这个函数，那么就执行17行，重新new一个caffe对象，这个对象是属于该线程独有的，存放在该线程的TLS（Thread local storage）中。如果thread_instance_智能指针指向的对象不为空，说明进入到这个函数的线程已经不是第一次运行到这行代码了，那么就直接将自己TLS中的Caffe对象拿来使用就行了。boost::thread_specific_ptr中Get()函数的定义如下图82行所示：

这个函数其实就是返回线程私有存储空间中的对象而已。

可以用下面的示例代码来验证boost::thread_specific_ptr的机制：

#include <iostream>
#include <boost/thread/mutex.hpp>
#include <boost/thread/thread.hpp>
#include <boost/thread/tss.hpp>

boost::mutex io_mutex;
boost::thread_specific_ptr<int> ptr;

struct count{
    count(int id) : id(id) {  }
    void operator()(){
        if(ptr.get() == 0){
            ptr.reset(new int(0));
        }
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            (*ptr)++;
            boost::mutex::scoped_lock lock(io_mutex);
            std::cout << id << ": " << *ptr << std::endl;
        }
    }
    int id;

};

int main() {
    boost::thread thrd1(count(1));
    boost::thread thrd2(count(2));
    thrd1.join();
    thrd2.join();
    return 0;
}

    这段代码声明了一个指向int类型的智能指针，main函数中使用了两个线程来访问该ptr，每个线程都会对ptr指向的值执行加法操作，从输出结果可以看到，两个线程的值互不干扰：

该代码采用cmake编写，完整的工程项目点击这里。