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How to implement a SAFE Objective-C Singleton

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`Objective C` `Singleton`
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:point_right: 实现**安全**的`Objective C` `Singleton`。

:beer: 关于安全
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“安全”是指：

1. 多线程安全
1. 使用安全，即通过`new`类方法、`init`方法仍然返回的是同一个单例对象。`new`/`init`方法不做处理用户是可以调用的。

第二点在场景上看起来有些吹毛求疵，用户可以粘贴示例代码或是看一下文档可以做到通过工厂方法获得单例，规避这个问题。

在各篇`Objective C` `Singleton`文章中这方面几乎都没有得到重视，但对于`API`的用户[防痴呆设计](http://javatar.iteye.com/blog/804187)上是有意义的。

> 关于[`API`设计](http://weibo.com/1836334682/C1yHCniu1)：  
> - 只有几人两三应用使用的API，不要谈API设计重要或复杂。  
> 这种情况下，积极感受问题跟进改进API看起来更有性价比。
> - 没写给成百上千人上百应用使用的API，不要谈API设计不重要或复杂。  
> 这种情况下，一个细微的改进能省下支持工作，并值得提高用户的体验和用户对产品的评价。

### 解决线程安全

有以下方案：

1. 通过`+ (void)initialize`。
2. 通过`@synchronized`。
3. 通过`GCD`的`dispatch_once`。这个方案比上一个更现代，性能也更优。

### 解决使用安全

在非`ARC`的实现，能保证使用安全，参见[UT代码](ObjcSingletonTests/SingletonSafetyTests.m#L67)。

`ARC`的实现中，没有解决这个问题。参见[UT代码](ObjcSingletonTests/SingletonSafetyTests.m#L88)。

详见[如何禁止一个方法的外部调用](#如何禁止一个方法的外部调用)来做些补救。

:beer: 使用宏简化`Singleton`实现
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单例的实现是很模板化，了解上面的实现方案和关注点后，可以通过宏自动生成单例类实现，这样可以

- 保证实现的安全
- 避免重复的体力劳动

宏实现参见[SynthesizeSingleton.h](ObjcSingleton/SynthesizeSingleton.h)。

:beer: 相关资料
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### `Objective C` Singleton文章

- [Singletons in Objective-C](http://www.galloway.me.uk/tutorials/singleton-classes/)
    - 通过`GCD`的`dispatch_once`的线程安全实现
    - 包含`ARC` 和 非`ARC`的实现
- [Objective-C中单例模式的实现](http://cocoa.venj.me/blog/singleton-in-objc/)
    - 讨论了苹果的文档的实现 和 `GCD`的`dispatch_once`线程安全实现
    - 给出生成单例实现类的宏
- [Objective-C中单例模式（Singletons）的实现](http://blog.csdn.net/joywii/article/details/17391421)
    - 通过`GCD`的`dispatch_once` 和 `@synchronized` 的线程安全实现
    - 非`ARC`的实现
- [What should my Objective-C singleton look like? - stackoverflow.com](http://stackoverflow.com/questions/145154/what-should-my-objective-c-singleton-look-like/343191#343191)
    - 通过`+ (void)initialize`的线程安全实现
- [Objective-C singleton macros](https://gist.github.com/macmade/6250215)
    - 生成单例实现类的宏
    - 会根据编译参数是否`ARC`，生成**不同**实现类！
- [Avoiding Singleton Abuse - objc.io](http://www.objc.io/issue-13/singletons.html)，单例使用注意。

### 涉及的资料

#### 如何禁止一个方法的外部调用

##### 编译时

[Singleton Implementation. Blocking the alloc and init methods for external usage](http://stackoverflow.com/questions/20867180/singleton-implementation-blocking-the-alloc-and-init-methods-for-external-usage) | [Create singleton using GCD's dispatch_once in Objective C](http://stackoverflow.com/questions/5720029/create-singleton-using-gcds-dispatch-once-in-objective-c/22481129#22481129)提到了一个如何禁止方法在外部调用的方法，即设置方法只能类实现中调用。

通过`__attribute__ unavailable`可以让指定方法的外部直接调用在**编译时**报错且给出错误信息：

```objc
- (id)init __attribute__((unavailable("cannot use init for this class, use +(MYClass*)sharedInstance instead")));
```

由于`__attribute__ unavailable`是在**编译时**的检查，所以不能阻止**运行时**的动态调用。  
如在`Class`变量上进行调用（这点在[UT实现代码](ObjcSingletonTests/SingletonSafetyTests.m#L33)可以编译通过得到验证）：

```objc
id instance = [[clazz alloc] init];
```

关于`__attribute__`详见[Attributes in Clang](http://clang.llvm.org/docs/AttributeReference.html)

##### 运行时

通过`override`方法实现成抛异常，可以保证运行时禁止方法调用。参见[Create singleton using GCD's dispatch_once in Objective C](http://stackoverflow.com/questions/5720029/create-singleton-using-gcds-dispatch-once-in-objective-c/18382143#18382143)。

#### 如何关闭指定文件的`ARC`

- [How can I disable ARC for a single file in a project?](http://stackoverflow.com/questions/6646052/how-can-i-disable-arc-for-a-single-file-in-a-project)  
- [Disable Automatic Reference Counting for Some Files](http://stackoverflow.com/questions/6448874/disable-automatic-reference-counting-for-some-files)

#### 官方文档及源码

- [官方文档：Objective-C Automatic Reference Counting (ARC)](http://clang.llvm.org/docs/AutomaticReferenceCounting.html#general)，ARC的编译选项说明。
- [Attributes in Clang](http://clang.llvm.org/docs/AttributeReference.html)，`__attribute__`说明
- [NSObject.mm源码 - opensource.apple.com](http://opensource.apple.com/source/objc4/objc4-532.2/runtime/NSObject.mm)
- [NSNull.m源码](https://code.google.com/p/cocotron/source/browse/Foundation/NSNull.m)

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