【设计模式】五、单例模式（独一无二的对象）

一、概述：

有一些对象我们只需要一个，比方说：线程池（threadpool）、缓存（cache）、对话框、处理偏好设置和注册表对象、日志对象、充当打印机、显卡等设备的驱动程序的对象。事实上这些对象只需要一个实例，如果制造出多个实例就会导致很多问题发生。（利用静态类变量、静态方法和适当的访问修饰符的确也可以做到只存在一个实例。）

苏格拉底诱导式回答：（参考《Head First 设计模式》）

如何创建一个对象？	new MyObject（）
万一另外一个对象想创Myobject会怎样？可以再次new MyObject吗?	是的，当然可以。
所以一旦有一个类，我们是否都能多次的实例化它？	如果是公开的类就可以
如果不是的话，会怎样？	如果不是公开的类，只有同一个包内的类可以实例化它，但是仍可以实例化它很多次
可以这么做吗？ public Myclass {private Myclass（）{} }	我没想过，但是这是合法的定义，有一定的道理。
怎么说呢？	我认为含有私有的构造器类不能呗实例化。
又可以使用私有的构造器对象吗？	恩，我想Myclass内的代码是唯一能调用此构造器的代码，但是这又不太合乎常理。
WHY？	因为只有Myclass的实例才能调用Myclass的构造器，但是因为没有其他类能够实例化Myclass，所以我们得不到这样的实例。
嘿，我有个想法。你认为如何？ public Myclass {public static MyClass getInstance（）{} } MyClass有一个静态方法，我们可以这样调用这个方法： MyClas.getInstance（）；
为何调用的时候用MyCLass类名，而不是对象名。	因为getInstance是类方法，是一个静态方法，你需要使用类名。
有意思，假如把这些合在一起“是否”就可以初始化一个MyClass？ public MyClass {private MyClass（）{}public static Myclass getInstance（）{return new MyClass（）；} }	当然可以
好了，你能想出第二种实例化对象的方式吗？	MyClass.getInstance();
你能够完成代码是MyClass只有一个实例被产生吗？	恩，大概可以吧。。。。

单例模式优点

正如前面说的，单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存开支。特别是一个对象需要频繁的创建、销毁时，而创建与销毁的性能有无法优化，单例模式的优势就非常明显。
单例模式只生成一个实例，减少了系统性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式来解决。
单例模式可以避免对资源的多重占用。
单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问。

单例模式缺点

单例模式一般没有接口，扩展很困难，除了修改代码基本上没有第二种途径实现。
单例模式对测试是不利的。在并行开发环境中，如果单例模式没有完成，是不能进行测试的。
单例模式与单一职责原则有冲突。

二、在IOS中的应用

单例模式在iOS开发中的使用还是蛮多的，许多Foundation、Cocoa和UIKit中的类都实现了单例模式，比如应用程序本身UIApplication、文件操作类NSFileManager、消息中心NSNotificitonCenter等系统都已经给我们实现单例，我们只需要使用就好了。在iOS中使用单例模式要使用类方法，通过类方法返回该类的唯一对象。

在ios中的应用主要有以下三种方式

1、

static Singleton *instance = nil;+ (Singleton *)sharedInstance
{if (instance == nil) {instance = [[super allocWithZone:NULL] init];}return instance;
}+ (id)allocWithZone:(NSZone *)zone
{return [[self sharedInstance] retain];
}- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{return self;
}- (id)retain
{return self;
}- (NSUInteger)retainCount
{return NSUIntegerMax;  //denotes an object that cannot be released
}- (void)release
{//do nothing
}- (id)autorelease
{return self;
}

可以看到这种方式，使用静态成员维持了一个永久存在的对象，而且覆盖了alloc方法（alloc方法会调用allocWithZone:方法），并且也覆盖了所有与引用技术有关的方法，这都使这个对象不会被销毁。这样看上去基本实现了我们需要的，但是写起来麻烦不说，还有很大的一个问题，那就是多线程问题，如果是在多线程中那么该种方法就不能保证只产生一个对象了。所以这种方式只是介绍一下，并不推荐使用。

2、引入头文件

程序员都是偷懒的，现在流行使用一个宏定义来搞定这许多的事，而且考虑的更加周全。

单例包含以下接口

+ (MyClass*) sharedInstance;
+ (void) purgeSharedInstance;

调用sharedInstance会创建并返回单例

调用purgeSharedInstance会销毁单例

手动调用alloc也可以保证是单例，你可以这样调用

[[MyClass alloc] initWithParam:firstParam secondParam:secondParam];

只是要保证在sharedInstance之前调用，因为只有一次创建机会。

下面是使用宏的写法“

MyClass.h: 
======================================== #import "SynthesizeSingleton.h" @interface MyClass: SomeSuperclass { ... } SYNTHESIZE_SINGLETON_FOR_CLASS_HEADER(MyClass); @end 
======================================== MyClass.m: 
======================================== #import "MyClass.h" @implementation MyClass SYNTHESIZE_SINGLETON_FOR_CLASS(MyClass); ... @end 
========================================

开源库下载地址

3、

iOS在4.0以后推出了block和GCD，这两个特性给iOS开发带来的很大的便利，也使开发变得更加趣味话。那么如何通过GCD+block来实现单例模式呢，这主要归功于dispatch_once(dispatch_once_t *predicate, ^(void)block)这个GCD的函数，他有两个参数第一参数是一个指向dispatch_once_t类型结构体的指针，用来测试block是否执行完成，该指针所指向的结构体必须是全局的或者静态的，第二个参数是一个返回值与参数均为空的block，在block体中进行对象的初始化即可。dispatch_once在程序的生命周期中保证只会被调用一次，所以在多线程中也不会有问题。该种方法使用方法：

+ (Singleton *)sharedInstance
{static Singleton *instance = nil;static dispatch_once_t onceToken;dispatch_once(&onceToken, ^{instance = [[Singleton alloc]init];});return instance;
}

dispatch_once的作用就是执行且在整个程序的声明周期中，仅执行一次某一个block对象。简直就是为单例而生的嘛。而且，有些我们需要在程序开头初始化的动作，如果为了保证其，仅执行一次，也可以放到这个dispatch_once来执行。

然后我们看到它需要一个断言来确定这个代码块是否执行，这个断言的指针要保存起来，相对于第一种方法而言，还需要多保存一个指针。

方法简介中就说的很清楚了：对于在应用中创建一个初始化一个全局的数据对象（单例模式），这个函数很有用。

如果同时在多线程中调用它，这个函数将等待同步等待，直至该block调用结束。

这个断言的指针必须要全局化的保存，或者放在静态区内。使用存放在自动分配区域或者动态区域的断言，dispatch_once执行的结果是不可预知的。

总结：1.这个方法可以在创建单例或者某些初始化动作时使用，以保证其唯一性。2.该方法是线程安全的，所以请放心大胆的在子线程中使用。（前提是你的dispatch_once_t onceToken

对象必须是全局或者静态对象。这一点很重要，如果不能保证这一点，也就不能保证该方法只会被执行一次。）

参考博客：