iOS底层 - 销毁 一个 单例

作者 阿华12年，原文发表于掘金，点击阅读原文查看作者更多文章

https://juejin.cn/post/6995020055356375077

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：

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 dispatchclient_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;
}

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。

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。