【コラム】

ダイナミックObjective-C

51 デザインパターンをObjective-Cで - Singleton (2)

 

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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)

+ (id)instance
{
    static id _instance = nil;
    @synchronized(self) {
        if (!_instance) {
            _instance = [[self alloc] init];
        }
    }
    return _instance;
}

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)

static id _instance = nil;

+ (id)instance
{
    @synchronized(self) {
        if (!_instance) {
            [[self alloc] init];
        }
    }
    return _instance;
}

+ (id)allocWithZone:(NSZone*)zone
{
    @synchronized(self) {
        if (!_instance) {
            _instance = [super allocWithZone:zone];
            return _instance;
        }
    }
    return nil;
}

- (id)copyWithZone:(NSZone*)zone
{
    return self;
}

- (id)retain
{
    return self;
}

- (unsigned)retainCount
{
    return UINT_MAX;
}

- (void)release
{
}

- (id)autorelease
{
    return self;
}

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 BOOL _willDelete = NO;

+ (void)deleteInstance
{
    if (_instance) {
        @synchronized(_instance) {
            _willDelete = YES;
            [_instance release];
            _instance = nil;
            _willDelete = NO;
        }
    }
}

- (void)release
{
    @synchronized(self) {
        if (_willDelete) {
            [super release];
        }
    }
}

- (void)dealloc
{
    // このクラスの削除処理を記述
    
    [super dealloc];
}

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。

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インデックス

連載目次
第121回 デザインパターンをObjective-Cで - Visitor (2)
第120回 デザインパターンをObjective-Cで - Visitor (1)
第119回 デザインパターンをObjective-Cで - Template Method (1)
第118回 デザインパターンをObjective-Cで - Strategy (1)
第117回 デザインパターンをObjective-Cで - State (1)
第116回 デザインパターンをObjective-Cで - Interpreter (2)
第115回 デザインパターンをObjective-Cで - Interpreter (1)
第114回 デザインパターンをObjective-Cで - Mediator (3)
第113回 デザインパターンをObjective-Cで - Mediator (2)
第112回 デザインパターンをObjective-Cで - Mediator (1)
第111回 デザインパターンをObjective-Cで - Observer (3)
第110回 デザインパターンをObjective-Cで - Observer (2)
第109回 デザインパターンをObjective-Cで - Observer (1)
第108回 Fast Enumeration (4) - Fast Enumerationに対応するクラスの実装
第107回 Fast Enumeration (3) - Fast Enumerationのソースコード
第106回 Fast Enumeration(2) - NSFastEnumerationプロトコル
第105回 Fast Enumeration(1) - 速い列挙子
第104回 プロパティ(4) - プロパティの属性
第103回 プロパティ(3) - ドット演算子
第102回 プロパティ(2) - プロパティの宣言
第101回 プロパティ(1) - インスタンス変数のアクセス制御
第100回 ガベージコレクション(5) - コピーGCとコンパクション
第99回 ガベージコレクション (4) - マーク・アンド・スイープ
第98回 ガベージコレクション(3) - 保守的でありながらオブジェクト的
第97回 ガベージコレクション (2) - 実体であるlibauto
第96回 ガベージコレクション (1) - GCのためのAPI
第95回 デザインパターンをObjective-Cで - Memento (2)
第94回 デザインパターンをObjective-Cで - Memento (1)
第93回 デザインパターンをObjective-Cで - Chain of Responsibility (5)
第92回 デザインパターンをObjective-Cで - Chain of Responsibility (4)
第91回 デザインパターンをObjective-Cで - Chain of Responsibility (3)
第90回 デザインパターンをObjective-Cで - Chain of Responsibility (2)
第89回 デザインパターンをObjective-Cで - Chain of Responsibility (1)
第88回 デザインパターンをObjective-Cで - Command (5)
第87回 デザインパターンをObjective-Cで - Command (4)
第86回 デザインパターンをObjective-Cで - Command (3)
第85回 デザインパターンをObjective-Cで - Command (2)
第84回 デザインパターンをObjective-Cで - Command (1)
第83回 デザインパターンをObjective-Cで - Iterator (2)
第82回 デザインパターンをObjective-Cで - Iterator (1)
第81回 デザインパターンをObjective-Cで - Proxy (3)
第80回 デザインパターンをObjective-Cで - Proxy (2)
第79回 デザインパターンをObjective-Cで - Proxy (1)
第78回 デザインパターンをObjective-Cで - Flyweight (2)
第77回 デザインパターンをObjective-Cで - Flyweight (1)
第76回 デザインパターンをObjective-Cで - Facade (1)
第75回 デザインパターンをObjective-Cで - Decorator (2)
第74回 デザインパターンをObjective-Cで - Decorator (1)
第73回 デザインパターンをObjective-Cで - Composite (2)
第72回 デザインパターンをObjective-Cで - Composite (1)
第71回 デザインパターンをObjective-Cで - Bridge (3)
第70回 デザインパターンをObjective-Cで - Bridge (2)
第69回 デザインパターンをObjective-Cで - Bridge (1)
第68回 デザインパターンをObjective-Cで - Web Kitを考える Adapter (4)
第67回 デザインパターンをObjective-Cで - Adapater(3)
第66回 デザインパターンをObjective-Cで - Adapater (2)
第65回 デザインパターンをObjective-Cで - Adapter (1)
第64回 デザインパターンをObjective-Cで - Factory Method (4)
第63回 デザインパターンをObjective-Cで - Factory Method (3)
第62回 デザインパターンをObjective-Cで - Factory Method (2)
第61回 デザインパターンをObjective-Cで - Factory Method (1)
第60回 デザインパターンをObjective-Cで - Prototype (4)
第59回 デザインパターンをObjective-Cで - Prototype (3)
第58回 デザインパターンをObjective-Cで - Prototype (2)
第57回 デザインパターンをObjective-Cで - Prototype (1)
第56回 デザインパターンをObjective-Cで - Builder (2)
第55回 デザインパターンをObjective-Cで - Builder (1)
第54回 デザインパターンをObjective-Cで - Abstract Factory (2)
第53回 デザインパターンをObjective-Cで - Abstract Factory (1)
第52回 デザインパターンをObjective-Cで - Singleton (3)
第51回 デザインパターンをObjective-Cで - Singleton (2)
第50回 デザインパターンをObjective-Cで - Singleton (1)
第49回 デザインパターンで読み解くCocoa
第48回 F-Script - CocoaとObjective-Cのスクリプティング環境
第47回 AspectCocoa (5) - インプットマネージャとの連携
第46回 AspectCocoa (4) - AspectCocoaの実例
第45回 AspectCocoa (3) - フォワーディングとポージングの利用
第44回 AspectCocoa (2) - IMPによるアスペクト指向の実現
第43回 AspectCocoa (1) - Objective-CとCocoaによるアスペクト指向
第42回 SIMBLでハックを管理
第41回 インプットマネージャから侵入
第40回 Toll-free bridge (3) - Objective-Cメソッドの処理
第39回 Toll-free bridge (2) - Core Foundationのisaフィールド
第38回 Toll-free bridge(1) - 変換コスト0のブリッジ
第37回 Core Foudation (5) - インスタンスの実装
第36回 Core Foudation (4) - 多態性の実現
第35回 Core Foundation(3) - クラスの定義
第34回 Core Foundation(2) - C言語によるオブジェクト
第33回 Core Foundation(1) - Core Foundation誕生前夜
第32回 抽象クラスとクラスクラスタ
第31回 ランタイムAPIでさらに動的に(5) - インスタンス変数に動的にアクセス
第30回 ランタイムAPIでさらに動的に(4) - インスタンス変数の定義を調査
第29回 ランタイムAPIでさらに動的に(3) - メソッドの実装の置換
第28回 ランタイムAPIでさらに動的に(2) - メソッドの追加
第27回 ランタイムAPIでさらに動的に(1) - 動的なクラスの作成
第26回 メッセージ送信(4) - メッセージ送信の流れと関数呼び出しとの違い
第25回 メッセージ送信(3) - メソッドのキャッシング
第24回 メッセージ送信(2) - メソッドリストからメソッドを検索する
第23回 メッセージ送信(1) - objc_msgSendの実装
第22回 メソッドとは何か(5) - メソッドの実装
第21回 メソッドとは何か(4) - セレクタの実体
第20回 メソッドとは何か(3) - メソッドの型を読み解く
第19回 メソッドとは何か(2) - メソッドを取得する
第18回 メソッドとは何か(1) - メソッド、セレクタ、メソッドの実装
第17回 クラスとは何か(4) - Objective-Cにおけるオブジェクトとは何か?
第16回 クラスとは何か(3) - メタクラスと親クラス
第15回 クラスとは何か(2) - クラス情報に直接アクセスする
第14回 クラスとは何か(1) - Mac OS X/Objective-Cにおけるクラスの実装を読む
第13回 Objective-Cのエンジン部 - ランタイムに踏み込む
第12回 ポージングで乗っ取り
第11回 2つのプロトコルの使い分け
第10回 非形式プロトコル - もう1つのプロトコル
第9回 プロトコルが必要とされた背景とは? - なぜあえて静的な型を?
第8回 カテゴリ - 動的なメソッドの追加によるクラスの拡張
第7回 Objective-Cと様々な言語のブリッジ - PyObjC、RubyCocoa……
第6回 Cocoa-Javaの挑戦とは? - 似て非なるセレクタとリフレクション
第5回 ターゲット/アクションパラダイム(2) - その利点を徹底検証
第4回 ターゲット/アクションパラダイム(1) - 動的特性を利用したデザインパターン
第3回 Cocoa実現の肝 - クラスとそのメソッドの調査方法をチェック
第2回 Objective-Cの動的型付け
第1回 CocoaとObjective-Cと動的なオブジェクト指向 - Cocoaハックの第1歩

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