iOS开发-单例模式的解读及用法

近期会对ios开发过程中常用的设计模式进行简单的归纳总结，希望大家继续关注我的博客；

iOS开发常见设计模式：MVC、单例、观察者、KVO、代理、通知、工厂模式、MVVM；
当然，开发过程中会遇到的设计模式远不止这些，灵活运用才是王道；（相关阅读：关于23种设计模式的有趣见解）
单例的作用
概念：整个应用或系统只能有该类的一个实例，即是在整个项目中，这个类的对象只能被初始化一次。单例类保证了应用程序的生命周期中有且仅有一个该类的实例对象，而且易于外界访问。
单例模式优缺点（不仅限于iOS开发）
使用简单、延时求值、易于跨模块

1. 内存占用与运行时间
   对比使用单例模式和非单例模式的例子，在内存占用与运行时间存在以下差距：
   (1) 单例模式：单例模式每次获取实例时都会先进行判断，看该实例是否存在——如果存在，则返回；否则，则创建实例。因此，会浪费一些判断的时间。但是，如果一直没有人使用这个实例的话，那么就不会创建实例，节约了内存空间。
   (2) 非单例模式：当类加载的时候就会创建类的实例，不管你是否使用它。然后当每次调用的时候就不需要判断该实例是否存在了，节省了运行的时间。但是如果该实例没有使用的话，就浪费了内存。
2. 线程的安全性
   (1) 从线程的安全性上来讲，不加同步的单例模式是不安全的。比如，有两个线程，一个是线程A，另外一个是线程B，如果它们同时调用某一个方法，那就可能会导致并发问题。在这种情况下，会创建出两个实例来，也就是单例的控制在并发情况下失效了。
   (2) 非单例模式是线程安全的，因为程序保证只加载一次，在加载的时候不会发生并发情况。
   (3) 单例模式如果要实现线程安全，只需要加上synchronized即可。但是这样一来，就会减低整个程序的访问速度，而且每次都要判断，比较麻烦。
   (4) 双重检查加锁：为了解决(3)的繁琐问题，可以使用“双重检查加锁”的方式来实现，这样，就可以既实现线程安全，又能使得程序性能不受太大的影响。
3. 单例模式会阻止其它对象实例化其自己的对象的副本，从而确保所有对象都访问唯一实例。
4. 因为单例模式的类控制了实例化的过程，所以类可以更加灵活修改实例化过程。

iOS单例模式应用场景

单例模式泛应用于某些需要全局共享的资源中，比如管理类，引擎类，也可以通过单例来实现传值。UIApplication、NSUserDefaults等都是iOS中的系统单例；例如在iOS开发我们经常碰到只需要某类一个实例的情况，最常见的莫过于对硬件参数的访问类，比如UIAccelerometer.这个类可以帮助我们获得硬件在各个方向轴上的加速度，但是我们仅仅需要它的一个实例就够了，再多，只会浪费内存。

iOS中的单例模式

基本步骤：
(1) 为单例对象创建一个静态实例，可以写成全局的，也可以在类方法里面实现，并初始化为nil；
(2) 实现一个实例构造方法，检查上面声明的静态实例是否为nil，如果是，则创建并返回一个本类的实例；
(3) 重写allocWithZone方法，用来保证其他人直接使用alloc和init试图获得一个新实力的时候不产生一个新实例；
(4) 适当实现allocWitheZone，copyWithZone，release和autorelease。
单例模式写法：
我们知道，创建对象的步骤分为申请内存(alloc)、初始化(init)这两个步骤，我们要确保对象的唯一性，因此在第一步这个阶段我们就要拦截它。当我们调用alloc方法时，oc内部会调用allocWithZone这个方法来申请内存，我们覆写这个方法，然后在这个方法中调用shareInstance方法返回单例对象，这样就可以达到我们的目的。拷贝对象也是同样的原理，覆写copyWithZone方法，然后在这个方法中调用shareInstance方法返回单例对象。
创建单例：（写法有很多，这里只简单介绍一种比较通用的方式）

//
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface ZBSingleton : NSObject
+ (instancetype) shareInstance;
@end

//

#import "ZBSingleton.h"

@implementation ZBSingleton
static ZBSingleton* _instance = nil;
+(instancetype)shareInstance
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[super allocWithZone:NULL] init];
    });
    return _instance;
}

+(id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    return [ZBSingleton shareInstance];
}

-(id) copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    return [ZBSingleton shareInstance];
}

单例的使用：

#import "ViewController.h"
#import "ZBSingleton.h"
@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

//直接在viewdidload里面写了，运行程序即可在控制台看到输出结果为同一个对象
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    ZBSingleton *obj1 = [ZBSingleton shareInstance];
    NSLog(@"obj1 = %@", obj1);
    
    ZBSingleton *obj2 = [ZBSingleton shareInstance];
    NSLog(@"obj2 = %@", obj2);
    
    ZBSingleton *obj3 = [ZBSingleton shareInstance];
    NSLog(@"obj3 = %@", obj3);

}
@end

输出结果都指向同一内存地址：
ZBDemo-单例模式[2136:90797] obj1 = <ZBSingleton: 0x7f9aa2fa0ae0>
ZBDemo-单例模式[2136:90797] obj2 = <ZBSingleton: 0x7f9aa2fa0ae0>
ZBDemo-单例模式[2136:90797] obj3 = <ZBSingleton: 0x7f9aa2fa0ae0>

参考链接：Singletons in Objective-C，IOS 单例设计模式解读，Objective-c单例模式的正确写法