一、不安全的单例实现
在上一篇文章我们给出了单例的设计模式,直接给出了线程安全的实现方法。
单例的实现有多种方法,如以下:
class SwiftSingleton { class var shared: SwiftSingleton { if !Inner.instance { Inner.instance = SwiftSingleton() } return Inner.instance! } struct Inner { static var instance: SwiftSingleton? }}这段代码的实现,在shared中进行条件推断,假设Inner.instance.为空就生成一个实例,这段代码非常easy看出当线程同一时候訪问SwiftSingleton.shared方法时。会有例如以下问题出现,线程A推断Inner.instance为空,进入if语句后马上切换到线程B运行,线程B也进行推断。因为线程A仅仅是进入了if语句,这行代码
Inner.instance = SwiftSingleton()并没有运行。这时Inner.instance还是为空,纯种B也进行了if语句。这样的情况下就会创建多个实例,没有保证实例的唯一性。
上面的理论分析基本上不论什么一篇文章都会讲的,也不能理解,关键问题,怎样測试上面的理论是否正确呢?
二、线程抢占原理
事实上要实现上面的样例不是非常难,创建N个线程,让他同一时候訪问SwiftSingleton.shared的方法,然后将所返回值保存最后比較引用。原理非常正确,可是创建线程的过程也是极为耗时的,如今的电脑运行速度又非常快。模拟具有不稳定性。
怎样才干最大的程序測试上面的安全性呢?这里我们能够考虑一个现实的问题,假设找1000人通过一段100米的赛道,我们想要很多其它的人同一时候去冲刺终点。越多越好。假设你找一个人,告诉他去跑100米,然后再找一下,这样的肯定同一时候到达终点的几率非常底。
怎么办才干让很多其它的人在同一时刻到达终点呢?问题非常easy,让这1000人有一个同一起跑点,让他们都准备好了。随着一声令下,一起奔跑。回到技术问题。我们想要很多其它的线程訪问SwiftSingleton.shared方法,仅仅要先准备好全部的线程,然后发一个信号。让他们同一时候去訪问这种方法就能够了。
实现代码例如以下:
class SwiftSingletonTest: XCTestCase { let condition = NSCondition() let mainCondition = NSCondition() let singleton: NSMutableArray = NSMutableArray() let threadNumbers = 1000 var count = 0 func testSingletonThreadSafe() { for index in 0...threadNumbers { NSThread.detachNewThreadSelector("startNewThread", toTarget: self, withObject: nil) } condition.broadcast() mainCondition.lock() mainCondition.wait() mainCondition.unlock() checkOnlyOne() } func startNewThread() { condition.lock() condition.wait() condition.unlock() let temp = SwiftSingleton.shared count++ singleton.addObject(temp) if count >= threadNumbers { mainCondition.signal() } } func checkOnlyOne () { let one = singleton[0] as SwiftSingleton for temp : AnyObject in singleton { let newTemp = temp as SwiftSingleton if(newTemp !== one) { XCTFail("singleton error!"); break; } } }}
这段代码主要使用了NSCondition进行同步,当中NSCondition分为两组,condition主要负责除主线程外的线程,在for语句中会创建并启动N(threadNumbers)个线程,每一个线程启动后都会去运行startNewThread方法。运行到语句
condition.wait()会挂起当前线程。当全部线程都创建并启动完时,主线程会运行
condition.broadcast()来通知挂起的N个线程继承运行。此时主线程调了
mainCondition.wait()主线和进入持起状态,此处将主线程挂起是为了在全部线程运行完,依次检查取得引用的唯一性。
if count >= threadNumbers { mainCondition.signal()}当全部线程运行完时,通知主线程開始检查引用 。运行结果例如以下:
从上面运行结果能够看出,这样的单例并不能保证唯一性。
上面用到了NSMutableArray类,网上说是线程不安全的,这里用的Swift语言,这么多线程一起操作暂没有发现异常......
三、其它实现測试结果
class SwiftSingleton { class var shared: SwiftSingleton { return Inner.instance } struct Inner { static let instance: SwiftSingleton = SwiftSingleton() }}
static let instance: SwiftSingleton = SwiftSingleton()首次訪问Inner.instance时才会创建SwiftSingleton,此处的延迟载入由Swift语言原生提供
class SwiftSingleton { class var shared: SwiftSingleton { dispatch_once(&Inner.token) { Inner.instance = SwiftSingleton() } return Inner.instance! } struct Inner { static var instance: SwiftSingleton? static var token: dispatch_once_t = 0 } }