面试题：Objective-C中如何通过锁机制实现线程安全的单例模式

线程安全的单例模式实现

在Objective-C中，实现线程安全的单例模式可以使用GCD（Grand Central Dispatch）的dispatch_once函数。以下是示例代码：

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Singleton : NSObject

@property (nonatomic, strong, readonly) NSString *sharedValue;

+ (instancetype)sharedInstance;

@end

@implementation Singleton

static Singleton *sharedSingleton = nil;

+ (instancetype)sharedInstance {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        sharedSingleton = [[self alloc] init];
        sharedSingleton.sharedValue = @"Initial value";
    });
    return sharedSingleton;
}

@end

锁机制的应用原理和作用

原理：dispatch_once函数内部使用了一种高效的原子操作来确保代码块只被执行一次。它通过一个dispatch_once_t类型的变量（在上述代码中是onceToken）来跟踪代码块是否已经执行过。当第一次调用dispatch_once时，它会执行传入的代码块，并将onceToken标记为已执行。后续调用dispatch_once时，只要onceToken已标记，就不会再次执行代码块。
作用：这种机制确保了单例对象在多线程环境下的唯一性。无论有多少个线程同时调用sharedInstance方法，单例对象只会被创建一次，避免了多个线程同时创建单例对象的竞争条件，从而保证了线程安全。

不同锁机制对单例实现的性能影响

互斥锁（Mutex）：如果不使用dispatch_once，而使用互斥锁来实现单例，每次调用获取单例的方法时都需要加锁和解锁操作。虽然可以保证线程安全，但加锁和解锁操作是有开销的，特别是在高并发环境下，频繁的加锁解锁会严重影响性能。例如：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <pthread.h>

@interface Singleton : NSObject

@property (nonatomic, strong, readonly) NSString *sharedValue;

+ (instancetype)sharedInstance;

@end

@implementation Singleton

static Singleton *sharedSingleton = nil;
static pthread_mutex_t mutex;

+ (void)initialize {
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
}

+ (instancetype)sharedInstance {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    if (!sharedSingleton) {
        sharedSingleton = [[self alloc] init];
        sharedSingleton.sharedValue = @"Initial value";
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return sharedSingleton;
}

+ (void)dealloc {
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
}

@end

自旋锁（Spin Lock）：自旋锁在等待锁时不会使线程进入睡眠状态，而是在原地不断尝试获取锁。对于单例模式，如果获取单例的操作非常频繁且锁的持有时间很短，自旋锁可能会有较好的性能，因为避免了线程上下文切换的开销。但如果锁的持有时间较长，自旋锁会浪费CPU资源，导致性能下降。
dispatch_once：dispatch_once使用的机制比普通的锁更高效。它在第一次执行代码块后，后续调用几乎没有额外开销，因为不需要每次都进行加锁解锁操作。在单例模式下，由于单例对象通常只创建一次，dispatch_once能很好地满足需求，同时保持高性能。

综上所述，dispatch_once是实现Objective-C线程安全单例模式的推荐方式，因为它既保证了线程安全，又具有良好的性能。

星途面试题库

面试题：Objective-C中如何通过锁机制实现线程安全的单例模式

知识考点

面试题答案

线程安全的单例模式实现

锁机制的应用原理和作用

不同锁机制对单例实现的性能影响