IOS设计模式浅析之单例模式(Singleton)

说在前面

　　进入正式的设计模式交流之前，扯点闲话。我们在项目开发的过程中，经常会不经意的使用一些常见的设计模式，如单例模式、工厂方法模式、观察者模式等，以前做.NET开发的时候，认真拜读了一下程杰老师的《大话设计模式》，程老师用诙谐的语言，贴近生活的示例，让我对设计模式有了一个大致的了解。转型做IOS开发后，一直想阅读一下针对IOS设计模式方面的书籍，也买了一本《Objective-C编程之道:iOS设计设计模式解析》进行学习，本系列设计模式的文章，有些内容来自这两本书籍，也有些内容来自于网络和个人学习过程的整理，算是本人对设计模式学习的笔记，大家对文章中不足的地方，欢迎提出改进的建议。

定义

　　保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。

　　定义包含三层含义：一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须向整个系统提供这个实例。

结构图

　　从结构图可以看到，单例模式（Singleton）是比较独立的一个设计模式，它的主要特点是控制某个类的实例唯一性，通过上图我们知道它包含的类只有一个，就是Singleton。该模式中包含一个静态私有成员变量mySingleton与类方法sharedInstance()。sharedInstance ()方法负责实例化自己，然后存储在静态成员mySingleton变量中，以确保只有一个实例被创建。

单例模式的实现

　　在Objective-C中实现单例模式，需要完成如下四个步骤：

• 第一步：定义一个静态实例变量mySingleton(名字可以自己取)，初始化为nil，代码如下所示：

1 static MySingleton *mySingleton = nil;

• 第二步：实现一个类方法检查上面声明的静态实例是否为nil，如果是则新建并返回一个本类的实例，代码如下所示：

 1 + (id)sharedInstance

 2 {

 3     static dispatch_once_t onceToken;

 4     dispatch_once(&onceToken, ^{

 5         if(mySingleton == nil)

 6         {

 7             mySingleton = [[self alloc] init];

 8         }

 9     });

10     return mySingleton;

11 }

　　【说明】：dispatch_once函数是GCD中的API，它保证应用程序即使在多线程环境下，也只执行一次。当然，也可以使用@synchronize来达到线程安全的目的，代码如下所示：

 1 + (id)sharedInstance

 2 {

 3     @synchronized (self)

 4     {

 5         if (mySingleton == nil)

 6         {

 7             mySingleton = [[self alloc] init];

 8         }

 9     }

10     return mySingleton;

11 }

• 第三步：重写allocWithZone方法，用来保证使用alloc和init试图获得一个新实例的时候不产生新实例，代码如下所示：

 1 + (id)allocWithZone:(NSZone *)zone

 2 {

 3     static dispatch_once_t onceToken;

 4     dispatch_once(&onceToken, ^{

 5         if (mySingleton == nil)

 6         {

 7             mySingleton = [super allocWithZone:zone];

 8             NSLog(@"allocWithZone");

 9         }

10     });

11     return mySingleton; 

12 }

• 第四步：适当实现copyWithZone，release和autorelease等方法。代码如下所示：

 1 // 如果有其他初始化操作，可在这里进行初始化

 2 - (id)init

 3 {

 4     self = [super init];

 5     if (self != nil)

 6     {

 7         // 其他初始化操作

 8     }

 9     return self;

10 }

11 

12 // 防止外界拷贝造成多个实例，保证实例的唯一性。

13 - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone

14 {

15     return self;

16 }

17 

18 // 因为只有一个实例对象，所以retain不能增加引用计数。

19 - (id)retain

20 {

21     return self;

22 }

23 

24 // 因为只有一个实例对象，设置默认引用计数。这里是取的NSUinteger的最大值，当然也可以设置成1或其他值。

25 - (NSUInteger)retainCount

26 {

27     return UINT_MAX;  // denotes an object that cannot be released

28 }

29 

30 // oneway是用于多线程编程中，表示单向执行，不能“回滚”，即原子操作。该方法是空的,不让用户release掉这个对象。

31 - (oneway void)release

32 {

33     //do nothing

34 }

35 

36 //除了返回单例外，什么也不做。

37 - (id)autorelease

38 {

39     return self;

40 }

41 

42 // 该方法永远不会被调用,因为在程序的生命周期内容，该单例一直都存在。（所以该方法可以不实现）

43 - (void)dealloc

44 {

45     [super dealloc];

46 }

　　【说明】：对于步骤二和步骤三，也可以按如下方式实现：

 1 + (id)sharedInstance

 2 {

 3     @synchronized(self)

 4     {

 5         if(mySingleton == nil)

 6         {

 7             mySingleton = [[super allocWithZone:NULL] init];

 8             NSLog(@"allocWithZone");

 9         }

10     }

11     return mySingleton;

12 }

13 

14 // 通过返回当前的sharedInstance实例，就能防止实例化一个新的对象。

15 + (id)allocWithZone:(NSZone *)zone

16 {

17     return [[self sharedInstance] retain];

18 }

单例模式在IOS中的应用

　　单例模式在IOS中的应用非常广泛，如[NSNotificationCenter defaultCenter]、[UIApplication sharedApplication]、[NSFileManager defaultManager]等。

 

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