iOS-严谨的单例设计模式

什么是单例模式

• 单例模式就是要保证系统中一个类只有一个对象实例。无论用什么方法创建多少次，所得的对象都是同一个对象。

单例模式的应用场景

• 在iOS开发中，我们已经遇到过很多单例模式的身影：
  • [UIApplication sharedApplication]、[NSUserDefaults standardUserDefaults]、[NSNotificationCenter defaultCenter] 等等。
  • 音乐播放器中用于播放音乐的播放器对象、一个APP中用于保存并且能够随时方便地获取的用户信息的对象 等等。

单例模式的关键

1. 对象只创建一次

2. 可供全局访问

3. 不会被释放，直至程序结束

单例模式的分析与实现

• 对象只创建一次：
  在iOS中我们创建一个对象一般用：alloc init 或 new，其中new方法内部实际也是通过alloc init创建的，所以我们把注意力放在alloc init上。首先alloc方法是给对象分配内存空间，然后init方法是对该对象进行初始化，所以想要控制对象的创建关键是在alloc方法上，又由于alloc默认是调用allocWithZone方法，所以我们应该重写allocWithZone方法来控制对象只能创建一次：

id instance; // 定义全局变量来保存单例对象，此处还不完善，后面还会提到
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    // 此处if判断可以避免频繁加锁，只要对象已创建就直接返回，亦相当于懒加载
    if (instance == nil) {
        // 方法一：互斥锁方式
        @synchronized(self) {
            if (instance == nil) {
                instance = [super allocWithZone:zone]; // 用super去调用，避免死循环
            }
        }
        // 方法二：GCD一次性代码方式
        static dispatch_once_t onceToken;
        dispatch_once(&onceToken, ^{
            instance = [super allocWithZone:zone]; // 用super去调用，避免死循环
        });
    }
    return instance;
}

• 可供全局访问：
  单例模式要提供一个类方法来获取单例对象，例如：

  Tools *tools = [Tools sharedTools];
  UserTool *userTool = [UserTool defaultUserTool];
  

  实现如下：

  // 单例类方法 命名规则： shared + 类名 或 default + 类名
  + (instancetype)sharedTools {
      if (instance == nil) {
          instance = [self alloc] init]; // 最终还是调用allocWithZone方法
      }
      return instance;
  }
  

• 不会被释放，直至程序结束：
  在第一个关键点中，我们定义了一个全局变量 id instance;来保存我们创建的单例对象，但是有个弊端，如果在别的文件中（别的类）使用extern关键字来获取这个对象是可以拿到的，并且可以把该对象销毁，例如：

  extern id instance;
  instance = nil;
  

  这样以来，下次再获取单例对象的时候发现为nil就会重新创建对象，即二次创建对象，亦即不为单例模式，为了防止单例对象的销毁，我们应该使用static修饰用于保存单例对象的变量，限制变量的作用域为此文件可用，那么别的文件（别的类）就无法拿到这个对象，从而达到单例对象不会被释放。
  即把id instance;改为static id instance;

严谨的单例模式

• 创建对象除了alloc init 和 new 以外，还可以通过copy 和 mutableCopy来创建对象，为了严谨起见，我们还需要控制这两个方法的创建过程，即需要重写copyWithZone和mutableCopyWithZone方法，重写这两个方法需要分别遵守NSCopying 和 NSMutableCopying协议。
  因为这两个方法是对象方法，所以当想要使用这两个方法来创建新对象的时候，只能是用单例对象来调用此方法，即单例对象已经创建了，所以我们只需要返回我们保存的单例对象即可，代码如下：

  - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
      return instance;
  }
  - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone {
      return instance;
  }
  

至此一个严谨的单例设计模式已经完成了，下面附上完整代码：

#import "Tools.h"

@implementation Tools

static id instance;
+ (instancetype)sharedTools {
    if (instance == nil) {
        instance = [[self alloc] init];
    }
    return instance;
}
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    // 此处if判断可以避免频繁加锁，只要对象已创建就直接返回，亦相当于懒加载
    if (instance == nil) {
        // 方法一：互斥锁方式
        @synchronized(self) {
            if (instance == nil) {
                instance = [super allocWithZone:zone]; // 用super去调用，避免死循环
            }
        }
        // 方法二：GCD一次性代码方式
        static dispatch_once_t onceToken;
        dispatch_once(&onceToken, ^{
            instance = [super allocWithZone:zone]; // 用super去调用，避免死循环
        });        
    }
    return instance;
}
// 遵守NSCopying协议 
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    return instance;
}
// 遵守NSMutableCopying协议
- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone {
    return instance;
}
@end

参考文章

http://lib.csdn.net/article/ios/35938