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Swift百万线程攻破单例（Singleton)模式

时间：2016-01-14 22:25:43      阅读：297      评论：0      收藏：0      [点我收藏+]

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，如下面：

 

 

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  1. class SwiftSingleton {  
  2.     class var shared: SwiftSingleton {  
  3.     if !Inner.instance {  
  4.         Inner.instance = SwiftSingleton()  
  5.         }  
  6.         return Inner.instance!  
  7.     }  
  8.       
  9.     struct Inner {  
  10.         static var instance: SwiftSingleton?  
  11.     }  
  12. }  



 

 



这段代码的实现，在shared中进行条件判断，如果Inner.instance.为空就生成一个实例，这段代码很简单看出当线程同时访问SwiftSingleton.shared方法时，会有如下问题出现，线程A判断Inner.instance为空，进入if语句后立即切换到线程B执行，线程B也进行判断，由于线程A只是进入了if语句，这行代码


 






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  1. Inner.instance = SwiftSingleton()  
    2. 



 


并没有执行，这时Inner.instance还是为空，纯种B也进行了if语句，这种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任何一篇文章都会讲的，也不能理解，关键问题，如何测试上面的理论是否正确呢？


 


二、线程抢占原理


其实要实现上面的例子不是很难，创建N个线程，让他同时访问SwiftSingleton.shared的方法，然后将所返回值保存最后比较引用。原理很正确，但是创建线程的过程也是极为耗时的，现在的电脑执行速度又非常快，模拟具有不稳定性。如何才能最大的程序测试上面的安全性呢？这里我们可以考虑一个现实的问题，假设找1000人通过一段100米的赛道，我们想要更多的人同时去冲刺终点，越多越好。如果你找一个人，告诉他去跑100米，然后再找一下，这种肯定同时到达终点的几率很底。怎么办才能让更多的人在同一时刻到达终点呢？问题很简单，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，我们想要更多的线程访问SwiftSingleton.shared方法，只要先准备好所有的线程，然后发一个信号，让他们同时去访问这个方法就可以了。


 


技术分享


实现代码如下：


 






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  1. class SwiftSingletonTest: XCTestCase {  
    2. 

  2.     let condition = NSCondition()  
    3. 

  3.     let mainCondition = NSCondition()  
    4. 

  4.     let singleton: NSMutableArray = NSMutableArray()  
    5. 

  5.     let threadNumbers = 1000  
    6. 

  6.     var count = 0  
    7. 

  7.       
    8. 

  8.       
    9. 

  9.     func testSingletonThreadSafe() {  
    10. 

  10.           
    11. 

  11.         for index in 0...threadNumbers {  
    12. 

  12.             NSThread.detachNewThreadSelector("startNewThread", toTarget: self, withObject: nil)  
    13. 

  13.         }  
    14. 

  14.         condition.broadcast()  
    15. 

  15.         mainCondition.lock()  
    16. 

  16.         mainCondition.wait()  
    17. 

  17.         mainCondition.unlock()  
    18. 

  18.         checkOnlyOne()  
    19. 

  19.     }  
    20. 

  20.       
    21. 

  21.     func startNewThread() {  
    22. 

  22.         condition.lock()  
    23. 

  23.         condition.wait()  
    24. 

  24.         condition.unlock()  
    25. 

  25.         let temp = SwiftSingleton.shared  
    26. 

  26.         count++  
    27. 

  27.         singleton.addObject(temp)  
    28. 

  28.         if count >= threadNumbers {  
    29. 

  29.             mainCondition.signal()  
    30. 

  30.         }  
    31. 

  31.     }  
    32. 

  32.       
    33. 

  33.     func checkOnlyOne () {  
    34. 

  34.         let one = singleton[0] as SwiftSingleton  
    35. 

  35.         for temp : AnyObject  in singleton {  
    36. 

  36.             let newTemp = temp as SwiftSingleton  
    37. 

  37.             if(newTemp !== one) {  
    38. 

  38.                 XCTFail("singleton error!");  
    39. 

  39.                 break;  
    40. 

  40.             }  
    41. 

  41.         }  
    42. 

  42.     }  
    43. 

  43.   
    44. 

  44. }  
    45. 







 


这段代码主要使用了NSCondition进行同步，其中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，每个线程启动后都会去执行startNewThread方法，执行到语句


 






[javascript] view plaincopy









    

  1. condition.wait()  
    2. 





会挂起当前线程，当所有线程都创建并启动完时，主线程会执行


 


 






[javascript] view plaincopy









    

  1. condition.broadcast()  
    2. 





来通知挂起的N个线程继承执行，此时主线程调了


 


 






[javascript] view plaincopy









    

  1. mainCondition.wait()  
    2. 





主线和进入持起状态，此处将主线程挂起是为了在所有线程执行完，依次检查取得引用的唯一性。


 


 






[javascript] view plaincopy









    

  1. if count >= threadNumbers {  
    2. 

  2.             mainCondition.signal()  
    3. 

  3. }  
    4. 





当所有线程执行完时，通知主线程开始检查引用 ，执行结果如下：


 


技术分享


 


从上面执行结果可以看出，这种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、其它实现测试结果


1、最简单实现








[javascript] view plaincopy









    

  1. class SwiftSingleton {  
    2. 

  2.     class var shared: SwiftSingleton {  
    3. 

  3.             return Inner.instance  
    4. 

  4.     }  
    5. 

  5.   
    6. 

  6.     struct Inner {  
    7. 

  7.         static let instance: SwiftSingleton = SwiftSingleton()  
    8. 

  8.     }  
    9. 

  9. }  
    10. 




 


解释：上述代表也实现了延迟加载技术








[javascript] view plaincopy









    

  1. static let instance: SwiftSingleton = SwiftSingleton()  
    2. 




首次访问Inner.instance时才会创建SwiftSingleton,此处的延迟加载由Swift语言原生提供






测试结果：通过


 


 


2、使用GCD技术实现的单例模式








[javascript] view plaincopy









    

  1. class SwiftSingleton {  
    2. 

  2.     class var shared: SwiftSingleton {  
    3. 

  3.         dispatch_once(&Inner.token) {  
    4. 

  4.             Inner.instance = SwiftSingleton()  
    5. 

  5.         }  
    6. 

  6.         return Inner.instance!  
    7. 

  7.     }  
    8. 

  8.     struct Inner {  
    9. 

  9.         static var instance: SwiftSingleton?  
    10. 

  10.         static var token: dispatch_once_t = 0  
    11. 

  11.     }  
    12. 

  12.       
    13. 

  13. }  
    14. 




 


测试结果：通过



四、测试说明


1、Mac OS线程总量有限制，你可以创建线程，但是最大线程启动数为2048（我的电脑是这样，不清楚是否跟硬件有关）


2、如果遇到测试无响应时，可以尝试重启电脑
Swift百万线程攻破单例（Singleton)模式
原文：http://www.cnblogs.com/qyfeng009/p/5131751.html

                

                
                

                    

                        

                            

                                

                                    踩

                                

                                    (0)

                            

                            

                                

                                    赞

                                

                                    (0)

                            

                            

                            

                        

                        

                            

                                    
                                
                            

                        

                    

                    

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