iOS 源码解析：dispatch_once 是如何实现的？

IOS

2023-09-01 07:45:53

引言

单例模式是一种设计模式，它确保类只有一个实例，并且该实例在整个应用程序中都是可访问的。在 iOS 开发中，单例模式被广泛用于创建全局对象，例如数据存储、网络管理器和配置管理。

iOS 中实现单例模式的常用方法之一是使用 dispatch_once 函数。dispatch_once 确保给定的块仅执行一次，即使它在多个线程上同时调用。这对于确保单例对象的线程安全至关重要。

dispatch_once 的实现

dispatch_once 函数的实现位于 Apple 的 libdispatch 库中。以下是对其实现的概述：

创建一次性令牌： 当 dispatch_once 首次被调用时，它创建一个称为一次性令牌的内部数据结构。
检查令牌： 每次调用 dispatch_once 时，它都会检查一次性令牌的状态。
执行块： 如果令牌指示该块尚未执行，则 dispatch_once 将执行指定的块。
设置令牌： 一旦块执行完成，dispatch_once 将设置令牌，指示该块已执行。

此实现确保即使来自多个线程的多个调用同时发生，也只执行一次指定的块。

单例模式中的使用

在 iOS 中使用 dispatch_once 实现单例模式非常简单。以下是一个示例：

// 创建一个单例类的头文件
@interface Singleton : NSObject

+ (instancetype)sharedInstance;

@end

// 创建单例类的实现文件
@implementation Singleton

static Singleton *sharedInstance = nil;
static dispatch_once_t onceToken;

+ (instancetype)sharedInstance {
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        sharedInstance = [[Singleton alloc] init];
    });
    return sharedInstance;
}

@end

在这个示例中，sharedInstance 方法使用 dispatch_once 确保 Singleton 类的实例仅创建一次。

并发安全性

dispatch_once 函数是线程安全的。这意味着它可以安全地从多个线程同时调用，而不会出现数据竞争或其他并发问题。这是因为它使用内部锁来确保一次性令牌的原子操作。

局限性

虽然 dispatch_once 对于实现单例模式非常有用，但它也有一些局限性：

延迟实例化： 使用 dispatch_once 延迟实例化单例，直到首次调用 sharedInstance 方法。这在某些情况下可能是不可取的，例如在应用程序启动时需要单例。
无法访问初始化参数： dispatch_once 块无法访问 sharedInstance 方法的参数。这意味着无法根据传递的参数创建不同的单例实例。

替代方案

除了 dispatch_once 之外，还有其他实现单例模式的方法，例如使用全局变量或使用 Grand Central Dispatch (GCD) 队列。每个方法都有其优点和缺点，具体取决于特定的使用案例。

结论

dispatch_once 函数是实现 iOS 中单例模式的一种强大而方便的方法。它确保单例对象的线程安全，并易于使用。了解其底层实现对于任何希望深入了解 iOS 并发编程的开发人员来说都是至关重要的。