iOS中的单利-dispatch_once

dispatch_once的使用

我们常用dispatch_once创建单利对象，先创建一个静态变量onceToken，调用dispatch_once函数将onceToken和block做参数传入，在block完成静态对象变量instance的初始化，demo如下：

+ (instancetype)sharedInstance
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    static id instance = nil;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        instance = [[NSObject alloc] init];
    });
    return instance;
}

为什么这样就能创造出单利呢？单利对象的特点是全局唯一，那这就意味者这个对象这个对象只能被创建一次。dispatch_once是如何保证instance只创建一次的？

dispatch_once的底层原理

通过源码分析dispatch_once

void
dispatch_once(dispatch_once_t *val, dispatch_block_t block)
{
    dispatch_once_f(val, block, _dispatch_Block_invoke(block));
}

实现代码在dispatch_once_f内：

DISPATCH_NOINLINE
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);
    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
    if (_dispatch_once_gate_tryenter(l)) {
        return _dispatch_once_callout(l, ctxt, func);
    }
    return _dispatch_once_wait(l);
}

onceToken的地址(val)作为唯一标识

当调用dispatch_once会通过包装token作为唯一标识，判断（v == DLOCK_ONCE_DONE）是否已经完成初始化，实际就是判断是否调用过block（func内部调用）：

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);
    if (likely(v == DLOCK_ONCE_DONE)) {
        return;
    }

如果已经初始化完成，那么v == DLOCK_ONCE_DONE，直接返回；如果还未初始化完成则往下走。

block调用

如果没有初始化，这里进来会先通过token（val->l）获取锁，锁已被占用，说明其他线程在初始化，往下进入等待状态；如果获取锁成功则通过_dispatch_once_callout调用block：
进行block回调：

DISPATCH_NOINLINE
static void
_dispatch_once_callout(dispatch_once_gate_t l, void *ctxt,
        dispatch_function_t func)
{
    _dispatch_client_callout(ctxt, func);
    _dispatch_once_gate_broadcast(l);
}

DISPATCH_ALWAYS_INLINE
static inline void
_dispatch_client_callout(void *ctxt, dispatch_function_t f)
{
    return f(ctxt);
}

block调用完成之后通过_dispatch_once_gate_broadcast广播通知初始化完成，把v标记为DLOCK_ONCE_DONE，并释放锁。

多线程等待

如果block正在调用，有其他线程进来，这时候他们尝试获取锁失败，进入等待状态：

return _dispatch_once_wait(l);

等到第一次进来初始化完成之后发出广播，它们收到消息立即返回。

总结

dispatch_once是通过onceToken静态变量地址作为唯一标识，防止重复创建；同时在block调用时进行加锁，防止多线程同时创建。两个结合保证了block只调用一次，保证单利对象instance的唯一性。

面试如何回答：
1、首先通过onceToken作为一个唯一标识用来判断对象是否已经初始化（实际就是block有没有执行完成）；
2、然后在第一次调用block（实际上就是初始化对象的时候）加锁，防止其他线程进入；
3、其他线程进来时发现锁被占用就会进入等待状态；
4、当第一次调用block初始化完成之后，就会把onceToken标记的值更新未初始化，然后释放锁，同时会发出通知，让其他等待的线程返回；
5、当二次或多次调用dispatch_once的时候，判断对象已经被初始化，就直接返回，不会再调用block。