Singletonパターンの話を続けよう。前回の最後で、Cocoaフレームワークに見られるSingletonの話をすると書いたが、前回の記事について読者から指摘をもらったり、書き漏らしたトピックがあったので、もう一回Singletonの実装の話をすることにする。

スレッドの排他制御

まずは、Singletonのインスタンスを取得するメソッドを、複数スレッドから呼ばれたときに排他制御することについて。

前回、「Objective-Cではスレッド同期のための文法は提供されていない」と書いてしまったが、これは誤りだ。昔のObjective-Cにはなかったが、現在では@synchronizedというキーワードが追加されている。これを使うと、ランタイムレベルでの排他制御を行うことができる。GCC 3.3以降、Mac OS Xだと10.3以降から使用可能だ。

この文法に関する詳しい説明は、「Objective-Cプログラミング言語：例外処理とスレッド同期」を参考にしてほしい。リンク先のページにも書いてあるが、この機能を有効にするには、コンパイラで-fobjc-exceptionsスイッチを指定する必要がある。

さて、@synchronizedを使って前回のソースコードを修正すると、次のようになる。

List 1. Singleton.m (1)

これで、複数スレッドからのアクセスにも耐えうるメソッドになる。

インスタンスが1つであることの保証

Singletonパターンは、1つの共有するインスタンスを提供するというほかに、そのクラスのインスタンスが1つしか存在しない事を保証するという性質も含む。この性質も実装してみよう。いままでのコードだと、[[Singleton alloc] init]と書いてしまえば、新しいインスタンスが確保されてしまう。これを防ぐのだ。

C++やJavaなどでは、コンストラクタをprivateにすることで、これに対応する。Objective-Cの場合、メソッドの可視性を設定することはできないので、この方法は使えない。仮にメソッドがprivateかどうかコンパイルの時点でチェックできたとしても、objc_msgSendを使えばメッセージとして投げてしまうので、あまり意味はないだろう。

そこで、インスタンスのためのメモリ領域を確保するallocWithZone:メソッドを上書きしてしまう。これにより、1つ目のインスタンスは作成し、それ以降は作成しない、という制御ができることになる。

ついでに、オブジェクトの参照カウンタを制御するretain/release/autoreleaseメソッドや、コピーを行うcopyWithZone:メソッドもつぶしてしまおう。これでインスタンスの複製や削除が行われないことも保証される。

List 2. Singleton.m (2)

以上のコードは、「Cocoa Fundamental Guide: シングルトンインスタンスの作成」を参考にした。

あえてインスタンスを削除

デザインとしてSingletonだが、そのインスタンスを必要に応じて削除したい場合もあるだろう。つまり、インスタンスは常に1つである。そして、そのインスタンスを必要なときに作成し、使い終わったら削除する、というパターンだ。この場合、削除を行うメソッドを追加することになる。

List 2に、削除のためのメソッドdeleteInstanceを付け加えてみよう。releaseメソッドも変更することになる。

List 3. Singleton.m (List 2に追加)

static変数_willDeleteを付け加えてみた。これにより、deleteInstanceが呼ばれたときにだけ、インスタンスが削除されることになる。

次回こそは、Cocoaでの実例の紹介を行おう。