[转]allocWithZone 和 单例模式
一、问题起源
一切起源于Apple官方文档里面关于单例(Singleton)的示范代码:Creating a Singleton Instance.
主要的争议集中在下面这一段:
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static MyGizmoClass *sharedGizmoManager = nil ; + (MyGizmoClass*)sharedManager { if (sharedGizmoManager == nil ) { sharedGizmoManager = [[ super allocWithZone: NULL ] init]; } return sharedGizmoManager; } + ( id )allocWithZone:( NSZone *)zone { return [[ self sharedManager] retain]; } |
其中:
1 | sharedGizmoManager = [[ super allocWithZone: NULL ] init]; |
这段有另一个版本,不使用 allocWithZone 而是直接 alloc,如下:
1 | sharedGizmoManager = [[ super alloc] init]; |
这就引发了一个讨论,为什么要覆盖allocWithZone方法,到底 alloc 和 allocWithZone 有啥区别呢?
PS:关于ObjC单例的实现,@Venj 的这篇博文有比较详细的讨论,包括了线程安全的考虑,有兴趣的童鞋可以围观一下。
二、allocWithZone
首先我们知道,我们需要保证单例类只有一个唯一的实例,而平时我们在初始化一个对象的时候, [[Class alloc] init],其实是做了两件事。 alloc 给对象分配内存空间,init是对对象的初始化,包括设置成员变量初值这些工作。而给对象分配空间,除了alloc方法之外,还有另一个方法: allocWithZone.
在NSObject 这个类的官方文档里面,allocWithZone方法介绍说,该方法的参数是被忽略的,正确的做法是传nil或者NULL参数给它。而这个方法之所以存在,是历史遗留原因。
Do not override allocWithZone: to include any initialization code. Instead, class-specific versions of init… methods.
This method exists for historical reasons; memory zones are no longer used by Objective-C.
文档里面提到,memory zone已经被弃用了,只是历史原因才保留这个接口。详细是什么历史原因我没找到,不过后面介绍的内容会稍微涉及到。
而实践证明,使用alloc方法初始化一个类的实例的时候,默认是调用了 allocWithZone 的方法。于是覆盖allocWithZone方法的原因已经很明显了:为了保持单例类实例的唯一性,需要覆盖所有会生成新的实例的方法,如果有人初始化这个单例类的时候不走[[Class alloc] init] ,而是直接 allocWithZone, 那么这个单例就不再是单例了,所以必须把这个方法也堵上。allocWithZone的答案到此算是解决了,但是,问题是无止境的。
这里引出了另外一个问题: What the hell is Memory Zone?
三、NSZone
Apple官方文档里面就简单的几句,吝啬得很:
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NSZone Used to identify and manage memory zones. typedef struct _NSZone NSZone ; Availability Available in OS X v10.0 and later. Declared In NSZone .h |
CocaDev的wiki就写得详细的多了,原文地址在这里:http://cocoadev.com/wiki/NSZone
大意上是说NSZone是Apple用来分配和释放内存的一种方式,它不是一个对象,而是使用C结构存储了关于对象的内存管理的信息。基本上开发者是不需要去理会这个东西的,cocoa Application使用一个系统默认的NSZone来对应用的对象进行管理。那么在什么时候你会想要有一个自己控制的NSZone呢?当默认的NSZone里面管理了大量的对象的时候。这种时候,大量对象的释放可能会导致内存严重碎片化,cocoa本身有做过优化,每次alloc的时候会试图去填满内存的空隙,但是这样做的话时间的开销很大。于是乎,你可以自己创建一个NSZone,这样当你有大量的alloc请求的时候就全部转移到指定的NSZone里面去,减少了大量的时间开销。而且,使用NSZone还可以一口气把你创建的zone里面的东西都清除掉,省掉了大量的时间去一个个dealloc对象。
总的来说,当你需要创建大量的对象的时候,使用NSZone还是能节省一些时间的,不过前提是你得知道怎么去用它。这篇wiki里面也写了NSZone的用法,感兴趣的童鞋可以看看,不过另一篇2002年的文章就说开发者已经不能创建一个真正的NSZone了(看来也许这就是历史原因了),只能创建main zone的一个child zone。文章在这里:http://www.cocoabuilder.com/archive/cocoa/65056-what-an-nszone.html#65056 Timothy J.wood 的回答。
Timothy还讲到如果可以使用NSZone的话,多个对象在同一时间alloc可以减少分页使用,而且在同一个时间dealloc可以减少内存碎片。想必后来Apple在这方面是做了处理了,对开发者透明,无需开发者自己去做。
四、结论
allocWithZone不被Apple鼓励使用,基本上多数时候程序员也不需要自己去管理自己的zone。当然多了解一些东西总是好的嘛。
单例模式在Cocoa和Cocoa Touch中非常常见。比如这两个,[UIApplication sharedApplication]
和[NSApplication sharedApplication]
,大家应该都见过。但是我们应该如何在代码中实现一个单例模式呢?
如果你对苹果的文档很熟悉的话,你一定知道,在Cocoa Foundamentals Guide中有一段实现单例模式的示例代码。大致如下:
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这是一种很标准的Singleton实现,中规中矩。不过这种实现并不是线程安全的。所以各路大神都各显神威,给出了多种单例模式的实现。
Matt Gallagher在博客中放出了一个Macro,用来实现单例模式。虽然是一个宏定义的代码,但是具体实现还是很清楚的。代码如下:
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然而,eschaton则觉得这些实现都太繁琐了,他给出的实现如下:
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关于为什么上述代码就能实现单例模式,以及关于线程安全问题的考量,请参考他的博客。
最后介绍一个比较现代的单例模式实现。为什么说现代呢?因为这种实现利用了GCD(Grand Central Dispatch)和ARC(Automatic Reference Counting)。核心代码如下:
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作者还写了一个宏(gist)来方便使用,大家可以阅读作者的博文A note on Objective-C singletons了解详情。
大多数情况下,Apple官方文档里的单例模式的示例代码实现已经够用了。虽然它最繁琐,但是也是本文介绍的几种单例模式中最容易理解的一个。至于其他的实现就留给读者们根据需要选择和应用了。
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