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iPhone: SQLite e singleton

iphone-guitarQuesto è il mio articolo sull’iphone e per l’occasione volevo parlare dell’utilizzo di SQLite all’interno della gestione del pattern singleton. SQLite è un insieme di librerie che implementano un motore di database self-contained che per la sua leggerezza e compatibiltià con gli standard SQL risulta essere il database più diffuso. Siccome è molto leggero richiede poche risorse, quindi ha ha senso che venga utilizzato all’inteno di dispositivi embeeded quali ad esempio l’iphone. l’iPhone implemente le librerie di SQLite fornendo così il supporto al database.

Passiamo subito ad un esempio pratico dando per scontato un conoscenza di base del linguaggio objective-c.

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//  DBHandle.h
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//  Created by mulp on 11/05/10.
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#import <Foundation/Foundation.h>
#import <sqlite3.h>
 
/* Define database name */
extern NSString * const databaseName;
 
@interface DBHandle : NSObject {
    /* Database variables */
    NSString *databasePath;
 
    /* Database handle */
    sqlite3 *dbconn;
}
 
@property (nonatomic, retain) NSString *databasePath;
 
/** 
 * Get singleton instance of this class, or rather
 * the only database handle.
 */
+(DBHandle*) getInstance;
 
/**
 * Connect to database.
 */
-(int) connectDB: (NSString*) path;
 
/**
 * Disconnect to database.
 */
-(void) disconnectDB;
 
/**
 * Check if the SQL database has already been saved to the users phone, 
 * if not then copy it over.
 */
-(void) checkAndCreateDatabase;
 
-(NSMutableArray*) getList;
@end

Analizziamo il file header della classe che sara DBHandle. La definizione dello header è molto semplice consiste in una costante che indica il nome del database, i classici metodi di connessione e disconnessione dal db. Un metodo (statico) per indenderci quello che ha il segno + davanti, che può essere invocato senza aver bisogno di instanziare la classe, che permette di ottenere l’istanza singleton della classe. Ed infine un metodo che verifica la presenza del database e all’occorrenza lo crea ed un metodo che restituisce la lista di elementi presenti all’interno di una tabella di esempio. Esistono altri metodi che non compaiono all’interno della definizione del file header in quanto privati alla classe DBHandle che andiamo a vedere.

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//  DBHandle.m
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//  Created by mulp on 11/05/10.
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#import "DBHandle.h"
 
// Usage: [[DBHandle getInstance] method_name];
 
@implementation DBHandle
 
@synthesize databasePath;
 
static DBHandle *instance = nil;
NSString * const databaseName = @"devme.sql";
 
+(DBHandle*) getInstance {
    @synchronized([DBHandle class]) {
	if (!instance)
	    [[self alloc] init];
	    return instance;
	}
    return nil;
}
 
+(id) alloc {
    @synchronized([DBHandle class]) {
	NSAssert(instance==nil, @"Attempted to allocate a second instance of a singleton");
	instance = [super alloc];
	return instance;
    }
    return nil;
}
 
-(id) init {
    self = [super init];
    if (self != nil) {
	[self checkAndCreateDatabase];
    }
    return self;
}
 
-(id) retain {
    return self;
}
 
-(int) connectDB:(NSString *)path {
    // Open the database.
    int status = sqlite3_open([path UTF8String], &dbconn);
    if (status != SQLITE_OK) {
        // Even though the open failed, call close to properly clean up resources.
        sqlite3_close(dbconn);
        NSAssert1(0, @"Failed to open database with message '%s'.", sqlite3_errmsg(dbconn));
        // Additional error handling, as appropriate...
    }
    return status;
}
 
-(void) disconnectDB {
    sqlite3_close(dbconn);
}
 
-(void) checkAndCreateDatabase{
 
    // Get the path to the documents directory and append the databaseName
    NSArray *homePaths = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES);
    NSString *homeDir = [homePaths objectAtIndex:0];
    self.databasePath = [homeDir stringByAppendingPathComponent:databaseName];
 
    BOOL success;
 
    // Create a FileManager object, we will use this to check the status
    // of the database and to copy it over if required
    NSFileManager *fileManager = [NSFileManager defaultManager];
 
    // Check if the database has already been created in the users filesystem
    success = [fileManager fileExistsAtPath:databasePath];
 
    // If the database already exists then return without doing anything
    if(success) return;
 
    // If not then proceed to copy the database from the application to the users filesystem
 
    // Get the path to the database in the application package
    NSString *databasePathFromApp = [[[NSBundle mainBundle] resourcePath] stringByAppendingPathComponent:databaseName];
 
    // Copy the database from the package to the users filesystem
    [fileManager copyItemAtPath:databasePathFromApp toPath:databasePath error:nil];	
    [fileManager release];
}
 
-(NSMutableArray*) getItemsList {
    NSMutableArray * container = [[NSMutableArray alloc] init];
 
    NSLog(@"Path is: %@", databasePath);
    // Open the database from the users filessytem
    if(sqlite3_open([self.databasePath UTF8String], &dbconn) == SQLITE_OK) {
	// Setup the SQL Statement and compile it for faster access
	const char *sqlStatement = "SELECT strftime('%s', publish_days) / 86400, title FROM devme ORDER BY publish_days DESC";
	sqlite3_stmt *compiledStatement;
 
	if(sqlite3_prepare_v2(dbconn, sqlStatement, -1, &compiledStatement, NULL) != SQLITE_OK) {
	    NSLog(@"Error: failed to prepare stmt with message %s", sqlite3_errmsg(dbconn));
	}
 
	DevMe *devme;
	while(sqlite3_step(compiledStatement) == SQLITE_ROW) {
	    devme = [[Devme alloc] init];
	    // Read the data from the result row
	    devme.pdate = [NSNumber numberWithInt:sqlite3_column_int(compiledStatement, 0)];
	    devme.title = [NSString stringWithUTF8String:(char *)sqlite3_column_text(compiledStatement, 1)];
	    [container addObject:devme];
	}
 
	// Release the compiled statement from memory
	sqlite3_finalize(compiledStatement);
	[devme release];
    }
    return container;
}
 
@end

Come vedete anche la definizione della classe è molto semplice. Osserviamo subito la definizione di una variabile static che rappresenta l’istanza della classe singleton. Per ottenerla basta richiamare il metodo getInstance il quale alloca materialmente la memoria per l’oggetto, e lo inizializza invocanto il metodo init. All’interno dell’inizializzazione viene invocato il metodo checkAndCreateDatabase. SQLite memorizza i dati all’interno di un file il quale viene creato al primo accesso al database. Il metodo verifica la presenza del database e se non lo trova crea materialmente il file e lo rende disponibile all’uso. La catena di metodi consente quindi di allocare e inizializzare l’istanza della classe DBHandle e restituirla al chiamante. Sull’istanza della classe sarà poi possibile invocare i metodi di connessione e disconnessione al database e quindi l’invocazione del metodo che restituisce la lista di elementi presenti all’interno di una tabella di esempio del database. Una possibile invocazione potrebbe essere la seguente:

dbhandle = [DBHandle getInstance];
[dbhandle connectDB:@"devme.sql"];
NSMutableArray *datasource = [dbhandle getItemsList];
[dbhandle disconnectDB];

Il metodo getItemsList esegue una query sul database e preleva i 2 attributi della tabella nel nostro esempio devme. I 2 attributi estratti vengono assegnati alle proprietà dell’oggetto Devme il quale viene poi aggiunto all’interno dell’array container. Quindi in definitiva il container contiene una lista di oggetti del tipo Devme.

In questo modo utilizzando un singleton si ha la possibilità da qualunque punto della nostra applicazione di accedere all’unica istanza della classe manager del database evitando così eventuali errori di gestione della connessione e ottimizzando l’accesso al database stesso. Nei prossimi articoli vedremo esempi di utilizzo di oggetti grafici di base messi a disposizione dall’SDK dell’iphone.

Stay tuned !

Singleton pattern: quando e come usarlo.

Traendo ispirazione su un post trovato per la rete, ho deciso di scrivere un piccolo, ma proprio piccolo post, sul pattern Singleton, molto usato durante le sessioni di programmazione per risolvere una certa classe di problemi comuni. Definiamo un singleton come:
una classe per cui esiste una sola istanza nell’applicazione, e per la quale viene fornito un’unico punto globale di accesso.
Vediamo un possibile modo di implementare il singleton:

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public class DevMeSingleton {
    /* class instance */
    private static DevMeSingleton instance;
    /* Costruttore privato della classe */
    private DevMeSingleton() {}
 
    /* Metodo che permette di ottenere l'istanza della classe */
    public static DevMeSingleton getInstance() {
        if (instance==null) {
            instance = new DevMeSingleton();
        }
        return instance;
    }
}

1. Semplice implementazione singleton pattern

L’implementazione di cui sopra, può causare problemi di performance nel contesto di un applicazione multithreading. E’ possibili che 2 thread ottengano in contemporanea 2 istanze della classe singleton, violando così un presupposto fondamentale della definizione. Per far sì che il comportamento non sia critico in un contesto del genere, si consideri l’utilizzo della tecnica: double-checked locking

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public class DevMeSingleton {
        /* class instance */
        private volatile static DevMeSingleton instance;
 
        /* Costruttore privato della classe */
        private DevMeSingleton() {}
 
        /* Metodo che permette di ottenere l'istanza della classe */
        public static DevMeSingleton getInstance() {
            if (instance==null) {
                synchronized(DevMeSingleton.class) {
                    if (instance==null) {
                        instance = new DevMeSingleton();
                    }
                }
            }
        return instance;
    }
}

2. Tecnica double-checked locking

Questa tecnica purtroppo non funziona con la JVM 1.4 a causa della defizione della variabile volatile, la quale non era stata ancora implementata. Per ovviare a questo problema, vediamo l’implementazione successiva. 

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public class DevMeSingleton {
 
        /* class instance */
        private static DevMeSingleton instance = new DevMeSingleton();
 
        /* Costruttore privato della classe */
        private DevMeSingleton() {}
 
        /* Metodo che permette di ottenere l'istanza della classe */
        public static DevMeSingleton getInstance() {
            return instance;
        }
}

3. Creazione efficiente dell’istanza di una classe Singleton

L’implementazione di cui sopra, garantisce la creazione efficiente dell’istanza della classe singleton, piuttosto di una creazione cosiddetta lazy (pigra). Il singleton viene creato all’atto dell’invocazione della classe, in quel momento vengono istanziate tutte le varibili static, tra cui anche l’istanza del singleton. Spero che possa essere utile. A presto.

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