Pharo 10.0多进程Singleton模式实现：如何通过测试？

我在Pharo 10.0（Smalltalk）中实现多进程环境下的Singleton（单例）模式，但无法通过以下测试用例。先后尝试两种实现方式均失败，寻求解决方案。

测试代码 #

"SingletonTest"
testCurrent
        
    | semaphore object1 object2 |
    Singleton initialize.

    semaphore := Semaphore new.

    [ 
    Processor yield.
    object1 := Singleton current.
    semaphore signal ] fork.

    object2 := Singleton current.

    semaphore wait.
    self assert: object1 identicalTo: object2

第一种失败实现 #

"Singleton class"
current

    Transcript
        show: 'start';
        cr. 
    current := current ifNil: [ 
                   Transcript
                       show: 'creating..';
                       cr.
                   self new ].
    ^ current

initialize

    isProcessing := false.
    current := nil

第二种失败实现 #

"Singleton class"
current

    [ isProcessing ] whileTrue: [  ].
    isProcessing := true.
    current := current ifNil: [ 
                   (Delay forSeconds: 2) wait.
                   self new ].
    isProcessing := false.
    ^ current

initialize

    isProcessing := false.
    current := nil

问题分析与解决方案 #

失败原因 #

1. 第一种实现：current := current ifNil: [...]并非原子操作。多进程竞争时，第一个进程还在执行self new创建实例的过程中，第二个进程检查current仍为nil，会进入分支创建新实例，导致最终生成多个不同的单例对象。
2. 第二种实现：忙等待[isProcessing] whileTrue: []与后续设置isProcessing := true的操作不是原子的。两个进程可能同时检测到isProcessing为false，进而都进入创建分支，同样会生成多个实例。

正确实现 #

利用Smalltalk的Semaphore实现互斥临界区，保证current的检查与创建操作是原子执行的：

"Singleton class"
current
    | instance |
    semaphore ifNil: [ semaphore := Semaphore forMutualExclusion ].
    semaphore critical: [
        instance := current ifNil: [ self new ].
        current := instance
    ].
    ^ instance

initialize
    semaphore := nil.
    current := nil

说明 #

• Semaphore forMutualExclusion创建一个互斥信号量，确保同一时间只有一个进程能进入critical:代码块。
• 临界区内的代码原子执行，避免了多进程同时检查current是否为nil的竞争问题，保证只会创建唯一的单例实例。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Yuji Hamaguchi