iOS中单例详解

分享是每个优秀的程序员所必备的品质

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iOS单例是设计模式的一种，iOS系统中存在很多这种模式。比如UIApplication、NSNotificationCenter、NSUserDefaults等等。

单例模式的作用

• 可以保证在程序运行过程，一个类只有一个实例，而且该实例易于供外界访问
• 控制了实例对象的个数，节约系统资源
• 在整个应用程序中，共享一份资源（这份资源只需要创建初始化1次）

ARC实现单例

ARC模式下，实现单例的步骤：

• 在类的内部提供一个static修饰的全局变量
• 提供一个类方法，方便外界访问,一般命名：share+类名|default + 类名 | share | default | 类名
• 重写+allocWithZone方法，保证永远都只为单例对象分配一次内存空间
• 严谨起见，重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法

直接上代码：
.h文件中

// 提供一个类方法，方便外界访问
+(instancetype)shareTool;

.m文件中

//提供一个static修饰的全局变量，强引用着已经实例化的单例对象实例
static RCTools *_instance;
//类方法，返回一个单例对象
+ (instancetype)shareTool{
     //注意：这里建议使用self,而不是直接使用类名Tools（考虑使用宏定义来继承）
    return [[self alloc]init];
}

// 重写+allocWithZone方法，alloc方法会调用此方法，提供两种方法
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    // 第一种方法使用GCD中的一次性代码
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [super allocWithZone:zone];
    });
/*
    //第二种方法使用@synchronized加互斥锁的方式
    @synchronized(self) {
        if (_instance == nil) {
            _instance = [super allocWithZone:zone];
        }
    }
*/
    return _instance;
}

/*
1. mutableCopy 创建一个新的可变对象，并初始化为原对象的值，新对象的引用计数为 1；
2. copy 返回一个不可变对象。分两种情况：（1）若原对象是不可变对象，那么返回原对象，并将其引用计数加 1 ；（2）若原对象是可变对象，那么创建一个新的不可变对象，并初始化为原对象的值，新对象的引用计数为 1。
*/
//让代码更加的严谨，重写下面两种方法（代码不提示可导入协议）
- (nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone {
//    return [[self class] allocWithZone:zone];
    return _instance;
}

- (nonnull id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone {
    return _instance;
}

MRC实现单例

MRC模式下，实现单例的步骤，和ARC基本差不多，多重写了几个方法：

• 在类的内部提供一个static修饰的全局变量
• 提供一个类方法，方便外界访问
• 重写+allocWithZone方法，保证永远都只为单例对象分配一次内存空间
• 严谨起见，重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法
• 重写release方法，（单例类本意是全局持有的不被释放的，应用程序结束时才会释放，如果不重写release方法，单列类在全局中只能被release一次，再次调用release方法会崩溃）
• 重写retain方法，保证引用计数不会一直增加
• 建议在retainCount方法中返回一个最大值

配置MRC环境知识

• 注意ARC不是垃圾回收机制，是编译器特性
• 配置MRC环境：build setting ->搜索automatic ref->修改为NO

相关代码
.h文件代码和ARC模式下相同
.m文件代码

static RCTools *_instance;
+ (instancetype)shareTool{
    return [[self alloc]init];
}
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [super allocWithZone:zone];
    });
    return _instance;
}

- (nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone {
    return _instance;
}

- (nonnull id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone {
    return _instance;
}

//在MRC环境下，如果用户retain了一次，那么直接返回instance变量，不对引用计数器+1
//如果用户release了一次，那么什么都不做，因为单例模式在整个程序运行过程中都拥有且只有一份，程序退出之后被释放，所以不需要对引用计数器操作
- (oneway void)release {
}
- (instancetype)retain{
    return _instance;
}
//习惯用法，有经验的程序员通过打印retainCount这个值可以猜到这是一个单例
- (NSUInteger)retainCount {
    return MAXFLOAT;
}

封装一个通用的宏定义版本

单例类是不可以使用继承的，举个例子：
写一个单例类X作为父类，A、B、C都是继承于X的单例类，X、A、B、C按次序各自初始化后打印对象，会发现都是X类的对象。

这里强调一下并不是说所有继承的子类的对象都跟父类一样，只是谁最先初始化对象，后面所有的类初始化出的对象都跟它一样，跟父类或子类无关，只跟初始化的顺序有关。

ARC和MRC环境下都适用

使用条件编译来判断当前项目环境是ARC还是MRC

#if __has_feature(objc_arc)
//如果是ARC，那么就执行这里的代码1
#else
//如果不是ARC，那么就执行代理的代码2
#endif

单例是不可以用继承的，如果就想一次写可以多次使用，推荐使用带参数的宏定义！
宏定义使用##拼接字符串
代码：

#define SingleH(name) +(instancetype)share##name;

#if __has_feature(objc_arc)
//条件满足 ARC
#define SingleM(name) static id _instance;\
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{\
static dispatch_once_t onceToken;\
dispatch_once(&onceToken, ^{\
_instance = [super allocWithZone:zone];\
});\
\
return _instance;\
}\
\
+(instancetype)share##name{\
return [[self alloc]init];\
}\
\
-(nonnull id)copyWithZone:(NSZone *)zone{\
return _instance;\
}\
\
-(nonnull id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone{\
return _instance;\
}

#else
//MRC
#define SingleM(name) static id _instance;\
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{\
static dispatch_once_t onceToken;\
dispatch_once(&onceToken, ^{\
_instance = [super allocWithZone:zone];\
});\
\
return _instance;\
}\
\
+(instancetype)share##name{\
return [[self alloc]init];\
}\
\
-(nonnull id)copyWithZone:(NSZone *)zone{\
return _instance;\
}\
\
-(nonnull id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone{\
return _instance;\
}\
-(oneway void)release{\
}\
\
-(instancetype)retain{\
    return _instance;\
}\
\
-(NSUInteger)retainCoun{\
    return MAXFLOAT;\
}
#endif

小伙伴可以直接复制上述宏定义直接使用

.h文件中.png

.m文件中.png

因为最近有小伙伴找我询问关于iOS多线程方面的知识，我怕误人子弟，有遗漏的地方就把以前的东西整理一下，希望可以帮助更多的人！

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个人浅见，有误的地方欢迎指正