本文主要谈使用 dispatch_once 实现单例时，遇到的一个极其容易被忽略的问题：
父类声明并实现单例方法，子类未覆写该方法，当调用子类单例方法时，返回的实例不一定是该子类的实例。
有点绕，下面具体解释一下：

单例的实现

使用 dispatch_once 实现单例，具体代码：

+ (instancetype)sharedInstance {
    static id instance;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        instance = [[self alloc] init];
    });
    return instance;
}

问题例子

父类 Animal，声明并实现了 sharedInstance 这一单例方法，代码如下：

// .h
@interface Animal : NSObject
+ (instancetype)sharedInstance;
@end

// .m
@implementation Animal
+ (instancetype)sharedInstance {
    static id instance;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        instance = [[self alloc] init];
    });
    return instance;
}
@end

有2个子类：Cat、Dog，只是简单继承 Animal，都没有覆写 sharedInstance 方法。

首先，打印2个子类：

NSLog(@"cat %@", [Cat sharedInstance]);
NSLog(@"dog %@", [Dog sharedInstance]);

结果：

2017-11-29 20:47:48.646649+0800 TestCommand[32243:3572489] cat <Cat: 0x100404020>
2017-11-29 20:47:48.647050+0800 TestCommand[32243:3572489] dog <Cat: 0x100404020>

不知道读者注意到没有，打印出来的，是同一个 Cat 实例，即使调用 [Dog sharedInstance]，也是打印出了dog <Cat: 0x100404020>

再将打印的2行代码，颠倒一下顺序后运行：

NSLog(@"dog %@", [Dog sharedInstance]);
NSLog(@"cat %@", [Cat sharedInstance]);

结果：

2017-11-29 21:14:00.708044+0800 TestCommand[32543:3611288] dog <Dog: 0x10068c0b0>
2017-11-29 21:14:00.708392+0800 TestCommand[32543:3611288] cat <Dog: 0x10068c0b0>

打印出来的，由同一个 Cat 实例，变成了同一个 Dog 实例。

看起来有些诡异，似乎单例方法返回的实例，还跟调用顺序有关，而这就是一开始说的：父类声明并实现单例方法，子类未覆写该方法，当调用子类单例方法时，返回的实例不一定是该子类的实例
的现象：
[Cat sharedInstance] 返回的实例，并不一定是 Cat 实例。

原因

先看看关于 void dispatch_once(dispatch_once_t *predicate, dispatch_block_t block) 的官方解释：

Executes a block object once and only once for the lifetime of an application.
This function is useful for initialization of global data (singletons) in an application.

官方资料提到：只执行1次，当然这是众所周知的，其实，这就是上面例子的原因。
结合上面代码，挼一下思路：

NSLog(@"cat %@", [Cat sharedInstance]);
NSLog(@"dog %@", [Dog sharedInstance]);

Cat 和 Dog 都没有覆写父类 Animal 的 SharedInstance 方法，这是前提。
当调用 [Cat sharedInstance] 时，根据继承的规则，其实是执行了父类 Animal 的 sharedInstance 方法，其中执行了 [[self alloc] init]，此时的 self 是 Cat，返回 Cat 实例。
当再调用 [Dog sharedInstance] 时，仍然是执行父类的方法，而因为 dispatch_once 的只执行1次，[[self alloc] init] 不能再被执行，只会再次返回 Cat 实例。

如果子类覆写了 sharedInstance，那么结果就会不一样。
比如 Cat 覆写了 sharedInstance，同样先打印 Cat 实例，结果如下：

2017-11-29 21:07:20.056802+0800 TestCommand[32407:3600761] cat <Cat: 0x10050f0b0>
2017-11-29 21:07:20.057139+0800 TestCommand[32407:3600761] dog <Dog: 0x100448740>

其实，上面所说的原因，只要在 Animal 的 sharedInstance 中加个断点，就能验证。

后记

笔者遇到这个问题，初衷是想偷懒，想在父类声明并实现单例方法，这样，子类就可以不用重复写，实际使用过程中，因为项目复杂，出现了各种匪夷所思的现象，而这一切都源于对 dispatch_once 执行1次的理解不到位。

以上为个人见解，有写得不对的，欢迎指出，不胜感激！

参考资料：
Apple Developer dispatch_once