Double-Checked Lockingによる同期処理

オブジェクトが存在しない場合のみ生成したい

ここ数日で実装したBTKInjectorにおいて、インスタンス変数をnilで初期化し、初回アクセス時にオブジェクトを割り当てる必要がでてきました。

すごく単純に書くとこんな感じ。

- (id)get
{
    if(_obj == nil){
        _obj = [self getImpl];
    }
    return _obj;
}

マルチスレッド対応

ロックなしだとマルチスレッドで適切に動作しないので、 @synchronizedを使って同期処理を追加します。

- (id)get
{
    @synchronized(self){
       if(_obj == nil){
           _obj = [self getImpl];
       }
       return _obj;
    }
}

完。。。

ではないですね、今回はDIのProvider実装なので、毎回ロックを取得するのは好ましくありません。

Double-Checked Locking

そこで有名なDouble-Checked Locking。同期処理をする前に一度変数をチェックすることで、初回以外はロックが必要なくなります。

NG!!

- (id)get
{
    if(_obj == nil){
        @synchronized(self){
            if(_obj == nil){
                id obj = [self getImpl];
                _obj = obj;
            }
        }
    }
    return _obj;
}

これでOK。。。

でもないんですよね。そこまで含めて有名だと思います。プログラムは、書かれた順番で実行されるとは限りません。

1. コンパイラによる最適化
2. CPUによる最適化

という二つの要素により、_objにオブジェクトが設定されているにも関わらず、そのオブジェクトの初期化が完了していない可能性があります。

対策として下記の二つが必要です。
1. volatile宣言で、コンパイラによるメモリアクセス最適化を抑制
2. OSMemoryBarrierで、CPUがメモリを逐次処理するように強制

というわけで、正しくはこちら。

@implementation BTKInjectorProviderBase{
    id volatile _obj;
}

- (id)get
{
    if(_obj == nil){
        @synchronized(self){
            if(_obj == nil){
                id obj = [self getImpl];
                OSMemoryBarrier();
                _obj = obj;
            }
        }
    }
    OSMemoryBarrier();
    return _obj;
}

OSMemoryBarrierのコストは発生しますが、synchronizeするのに比べればはるかに小さいと思います。検証はしてないですが。

dispatch_onceは使えないのか？

Singletonを作る場合であれば、GCDのdispatch_onceを使うことができます。しかし、dispatch_once_tはかならずglobalもしくはstaticなスコープに置く必要があるため、今回のケースでは使用できません。

The predicate must point to a variable stored in global or static scope. The result of using a predicate with automatic or dynamic storage (including Objective-C instance variables) is undefined.

最終的なコード

BTKInjectorProviderBase.m