iOS 单例实现与销毁
前言
单例，我们开发中使用很频繁的一种设计，你有没有想过，
- 为什么其会在app生命周期中只执行一次？
- 系统底层做了哪些事情来实现的呢？
- 再一点，单例可不可以销毁呢？
带着这些疑问，我们开始今天的内容。
单例
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
class = [[self alloc] init];
});
单利中最重要的两个参数 一个是 onceToken， 一个是 block。
核心内容有两点：
- 为什么单利会调用一次？
- 单利的这个block为什么会进行调用？
首先，我们先写一个单例来断点调试看一下：
+ (instancetype)shareSM {
static SMObject *class = nil;
static dispatch_once_t predicate;
NSLog(@"1:%ld", predicate);
dispatch_once(&predicate, ^{
NSLog(@"2:%ld", predicate);
class = [[SMObject alloc] init];
});
NSLog(@"3:%ld", predicate);
return class;
}
在执行到 dispatch_once 函数的 block 中的时候，我们 bt 下看下堆栈信息：
image.png
我们第一次调用 sharSM 方法的时候 程序执行来到了：
_dispatch_once_callout -> _dispatch_client_callout
我们之前有过GCD源码探索的经验，明显这个 block 是在 _dispatch_client_callout 函数中调用执行了。此处的堆栈信息也是进一步做了验证。
可以看到程序执行的过程中， 参数 predicate 的值：
- 最开始是 0 ；
- block 执行过程中 变为了 256；
- 最后在return 之前 变为了 -1.
接下来，我们就看一下 diapatch_once 函数的底层源码实现：
dispatch_once
void
dispatch_once(dispatch_once_t *val, dispatch_block_t block)
{
dispatch_once_f(val, block, _dispatch_Block_invoke(block));
}
dispatch_once_f
void
dispatch_once_f(dispatch_once_t *val, void *ctxt, dispatch_function_t func)
{
dispatch_once_gate_t l = (dispatch_once_gate_t)val;
#if !DISPATCH_ONCE_INLINE_FASTPATH || DISPATCH_ONCE_USE_QUIESCENT_COUNTER
uintptr_t v = os_atomic_load(&l->dgo_once, acquire);
// 状态为 DLOCK_ONCE_DONE 直接返回
if (likely(v == DLOCK_ONCE_DONE)) {
return;
}
#if DISPATCH_ONCE_USE_QUIESCENT_COUNTER
if (likely(DISPATCH_ONCE_IS_GEN(v))) {
return _dispatch_once_mark_done_if_quiesced(l, v);
}
#endif
#endif
// 第一次进来 获取锁， 原子操作多线程处理
if (_dispatch_once_gate_tryenter(l)) {
//执行调用
return _dispatch_once_callout(l, ctxt, func);
}
// 有锁锁住的话 会 等待开锁
return _dispatch_once_wait(l);
}
跟着 dispatch_once_f 函数内部流程我们解释一下， 调用一次是因为：内部实现的 val （也就是 static dispatch_once_t predicate ）底层会封装成dispatch_once_gate_t ， 这个变量用来获取底层原子性的一个关联。关联一个 uintptr_t 类型 v的一个变量，用来查询。当前的 onceToken是一个全局的静态变量。根据每个单利不同，每个静态变量也不同。为了保证唯一性，在底层使用类似KVC的形式通过 os_atomic_load 出来。 如果取出来的值为 DLOCK_ONCE_DONE 了：已经处理过一次了，就retune返回出去了。 当第一次代码执行进来的时候：为了保证线程的安全性把自己锁起来，保证当前任务执行的唯一，防止相同的onceToken进行多次执行。锁住之后进行 block 的调用执行。调用完毕后将锁解开，于此同时会将 v 的值 置为 DLOCK_ONCE_DONE（下次就不会在进入到调用block流程）。所以保证了单利的唯一性。
_dispatch_once_callout
static void
_dispatch_once_callout(dispatch_once_gate_t l, void *ctxt,
dispatch_function_t func)
{
_dispatch_client_callout(ctxt, func);
// 处理完成之后 进行广播
_dispatch_once_gate_broadcast(l);
}
...
static inline void
_dispatch_once_gate_broadcast(dispatch_once_gate_t l)
{
dispatch_lock value_self = _dispatch_lock_value_for_self();
uintptr_t v;
#if DISPATCH_ONCE_USE_QUIESCENT_COUNTER
v = _dispatch_once_mark_quiescing(l);
#else
v = _dispatch_once_mark_done(l);
#endif
if (likely((dispatch_lock)v == value_self)) return;
_dispatch_gate_broadcast_slow(&l->dgo_gate, (dispatch_lock)v);
}
...
static inline uintptr_t
_dispatch_once_mark_done(dispatch_once_gate_t dgo)
{
// 先匹配 再改变为 DLOCK_ONCE_DONE 的状态
// 下次 判断为 DLOCK_ONCE_DONE 状态，就无法进来
return os_atomic_xchg(&dgo->dgo_once, DLOCK_ONCE_DONE, release);
}
_dispatch_once_gate_broadcast
static inline void
_dispatch_once_gate_broadcast(dispatch_once_gate_t l)
{
dispatch_lock value_self = _dispatch_lock_value_for_self();
uintptr_t v;
#if DISPATCH_ONCE_USE_QUIESCENT_COUNTER
v = _dispatch_once_mark_quiescing(l);
#else
v = _dispatch_once_mark_done(l);
#endif
if (likely((dispatch_lock)v == value_self)) return;
_dispatch_gate_broadcast_slow(&l->dgo_gate, (dispatch_lock)v);
}
...
static inline uintptr_t
_dispatch_once_mark_done(dispatch_once_gate_t dgo)
{
return os_atomic_xchg(&dgo->dgo_once, DLOCK_ONCE_DONE, release);
}
如何销毁 ？
我们稍微修改下单例的内部实现：
+ (instancetype)shareSM {
static SMObject *class = nil;
static dispatch_once_t predicate;
NSLog(@"1:%ld", predicate);
predicate = 0;
NSLog(@"1-1 :%ld", predicate);
dispatch_once(&predicate, ^{
NSLog(@"2:%ld", predicate);
class = [[SMObject alloc] init];
});
NSLog(@"3:%ld", predicate);
return class;
}
image.png
通过日志内容可以发现： 修改predicate 的 值 之后，每一次都会初始化一个新的对象。那么， 我们就可以通过设置predicate的值，来达到控制单例初始化次数的目的。
image.png
那么， dealocSM 方法如何实现的呢？
+ (void)deallocSM {
predicate = 0;
class = nil;
同时 , 这两部分需要 从 shareSM 中提取出来，放到类中：
static SMObject *class = nil;
static dispatch_once_t predicate;
这样，就可以实现单例的销毁。
线程安全吗 ？
_dispatch_once_gate_tryenter(l)
static inline bool
_dispatch_once_gate_tryenter(dispatch_once_gate_t l)
{
return os_atomic_cmpxchg(&l->dgo_once, DLOCK_ONCE_UNLOCKED,
(uintptr_t)_dispatch_lock_value_for_self(), relaxed);
}
这里是原子操作，对于锁的处理，并且对线程操作进行控制。_dispatch_lock_value_for_self 对于当前自己队列中的线程空间的锁，防止多线程操作 。为了保证线程的安全性把自己锁起来，保证当前任务执行的唯一，防止相同的onceToken进行多次执行。是对多线程的封装处理。
