如何使用 ARC 优化 Objective-C 单例？

Question

使用 Objective-C 中单例的标准模式，ARC 仍然会在每次使用单例时自动生成保留和释放调用，即使我们知道对象永远不会被释放。在对性能敏感的代码中，这些 ARC 生成的调用会导致大量额外开销。有没有办法告诉编译器不要为单例生成保留/释放代码？

就我而言，我正在编写一个对性能敏感的日语文本解析器。作为解析的一部分，我经常需要访问一个 NSCharacterSet 汉字字符，我在 NSCharacterSet 的一个类别中定义了它。

+ (id)kanjiCharacterSet
{
    static NSCharacterSet* kanjiCharacterSet = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;

    dispatch_once( &onceToken, ^
    {
        NSRange range = { .location = 0x4e00, .length = 0x9faf - 0x4e00 };
        kanjiCharacterSet = [NSCharacterSet characterSetWithRange:range];
    } );

    return kanjiCharacterSet;
}

我访问此字符集的最常见位置之一是检查字符串中是否存在汉字字符。此代码位于 NSString 上的一个类别中。

- (BOOL)containsKanji
{
    return [self rangeOfCharacterFromSet:[NSCharacterSet kanjiCharacterSet]].location != NSNotFound;
}

当我通过分析器运行此程序时，在 [NSString containsKanji] 中花费的全部时间中约有 40% 用于保留/释放代码。至于[NSCharacterSet kanjiCharacterSet]，不包括我们实际生成字符集的第一次调用，每次调用大约有80%的时间花在了保留/释放代码上。

如果我在objc_retain、obj_release 和objc_autorelease 中设置断点，我可以看到[NSCharacterSet kanjiCharacterSet] 的return 语句中添加了一个retain 和一个autorelease，@987654329 中添加了一个retain @当它接收到从[NSCharacterSet kanjiCharacterSet]返回的值时，当我们从[NSString containsKanji]返回时正在添加一个释放。似乎所有这些调用对于单身人士来说都是不必要的。有没有办法告诉编译器不要生成这些调用？

我找到了一种解决方法，即向[NSString containsKanji] 添加一个静态变量来存储字符集，但我很想找到一个更通用的解决方案。

Answer 1

在您反复调用 kanjiCharacterSet 的方法中，缓存一个副本。显然，只有在性能至关重要时才应该做这种事情。

- (BOOL)containsKanji
{
    static NSCharacterSet* cachedKanji = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;

    dispatch_once (&onceToken, ^{
        cachedKanji = [NSCharacterSet kanjiCharacterSet];
    });

    return [self rangeOfCharacterFromSet: cachedKanji].location != NSNotFound;
}

Answer 2

我通过在方法声明中添加__attribute__((ns_returns_retained)) 找到了部分解决方案：

+ (id)kanjiCharacterSet __attribute__((ns_returns_retained));

根据documentation，这将强制编译器以与处理以alloc、copy、init、mutableCopy 或new 开头的方法相同的方式处理该方法。它只生成两个，而不是四个与保留/释放相关的调用：[NSCharacterSet kanjiCharacterSet] 中的一个保留和调用代码中的一个释放。

Answer 3

您没有说明 -containsKanji 占总时间的百分比，这是您是否应该优化该例程的唯一相关指标。如果它是你总时间的 1%，那么它是否将所有时间都花在保持、旋转或洗碗上都没关系。

如果它是实际上是你的大时间同步，你应该停止在那个方法中使用对象，有点......这是Objective-C的一大优势，我们可以编写低 -高级代码中间的级代码。

在你的情况下，由于汉字是从 0x4e00 到 0x9faf，我只写这样的：

- (BOOL)containsKanji;
{
    const NSUInteger bufferSize = 256;
    unichar buffer[bufferSize];

    for (NSUInteger characterIndex = 0; characterIndex < self.length; characterIndex += bufferSize) {
        const NSUInteger charactersToFetch = MIN(bufferSize, self.length - characterIndex);
        [self getCharacters:buffer range:(NSRange){characterIndex, charactersToFetch}];

        for (NSUInteger checkCharacterIndex = 0; checkCharacterIndex < charactersToFetch; checkCharacterIndex++) {
            unichar characterToCheck = buffer[characterIndex + checkCharacterIndex];
            if (characterToCheck >= 0x4e00 && characterToCheck <= 0x9faf)
                return YES;
        }
    }
    return NO;
}

注意我还没有编译这段代码，所以你可能需要修正错别字等。