设置模式之单例模式（附上一个Objective-C编写的播放音乐的单例类）
在查阅Cocoa Touch开发文档时，会发现框架中随处可见的大量单例类，比如说，UIApplication、NSFileManager 等。
- UIApplication
框架中极为常用的一个单例类，它提供了一个控制并协调iOS应用程序的集中点。每一个应用程序有且只有一个UIApplication的实例，它由UIApplicationMain函数在应用程序启动的时候创建为单例对象。之后，对于同一UIApplication实例可以通过sharedApplication类方法进行访问。
UIApplication对象为应用程序处理许多内务管理任务，包括传入用户事件的最初路由，以及为UIControl分发动态消息给合适的目标对象，它还维护应用程序中所有打开UIWindows对象的列表。应用程序对象总是会被分配一个UIApplicationDelegate对象，应用程序会把重要的运行时事件通知给它，比如iOS程序中的应用程序启动、内存不足时的警告、应用程序终止和后台进程执行。这让委托（delegate）有机会作出适当的响应。
[UIApplication sharedApplication].windows; [UIApplication sharedApplication].keyWindow; [UIApplication sharedApplication].version;
2. NSFileManager
NSFileManager是文件管理常用的一个单例类，对于它可以通过defaultManager类方法进行访问。刚好前两天封装了一个它的使用，下面是这个类的使用的部分代码：
#import <Foundation/Foundation.h>
typedef enum {
ZYFileToolTypeDocument,
ZYFileToolTypeCache,
ZYFileToolTypeLibrary,
ZYFileToolTypeTmp
} ZYFileToolType;
@interface ZYFileTool : NSObject
/** 获取Document路径 */
+ (NSString *)getDocumentPath;
/** 获取Cache路径 */
+ (NSString *)getCachePath;
/** 获取Library路径 */
+ (NSString *)getLibraryPath;
/** 获取Tmp路径 */
+ (NSString *)getTmpPath;
/** 此路径下是否有此文件存在 */
+ (BOOL)fileIsExists:(NSString *)path;
/**
* 创建目录下文件
* 一般来说，文件要么放在Document,要么放在Labrary下的Cache里面
* 这里也是只提供这两种存放路径
*
* @param fileName 文件名
* @param type 路径类型
* @param context 数据内容
*
* @return 文件路径
*/
+ (NSString *)createFileName:(NSString *)fileName type:(ZYFileToolType)type context:(NSData *)context;
@end
#import "ZYFileTool.h"
@implementation ZYFileTool
+ (NSString *)getRootPath:(ZYFileToolType)type
{
switch (type) {
case ZYFileToolTypeDocument:
return [self getDocumentPath];
break;
case ZYFileToolTypeCache:
return [self getCachePath];
break;
case ZYFileToolTypeLibrary:
return [self getLibraryPath];
break;
case ZYFileToolTypeTmp:
return [self getTmpPath];
break;
default:
break;
}
return nil;
}
+ (NSString *)getDocumentPath
{
return [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
}
+ (NSString *)getCachePath
{
return [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
}
+ (NSString *)getLibraryPath
{
return [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSLibraryDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
}
+ (NSString *)getTmpPath
{
return NSTemporaryDirectory();
}
+ (BOOL)fileIsExists:(NSString *)path
{
if (path == nil || path.length == 0) {
return false;
}
return [[NSFileManager defaultManager] fileExistsAtPath:path];
}
+ (NSString *)createFileName:(NSString *)fileName type:(ZYFileToolType)type context:(NSData *)context
{
if (fileName == nil || fileName.length == 0) {
return nil;
}
NSString *path = [[self getRootPath:type] stringByAppendingString:fileName];
if ([self fileIsExists:path]) {
if (![[NSFileManager defaultManager] removeItemAtPath:path error:nil]) {
return nil;
}
}
[[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:path contents:context attributes:nil];
return path;
}
@end
3. 单例的概念以及在iOS开发中的实现一个单例类
概念：保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问它的全局访问点。
通常我们可以让一个全局变量使得一个对象并访问，但它不能防止你实例化多个对象，一个最好的方法是，让类自身负责保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他实例被创建，并且它可以提供一个访问该实例的方法。
基于上面的原理，我们可以很快的实现一个“简单的单例”（但事实上，它是有很大问题的）
简单单例代码：
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface ZYSimpleManager : NSObject
+ (instancetype)defaultManager;
@end
#import "ZYSimpleManager.h"
static ZYSimpleManager *_instance = nil;
@implementation ZYSimpleManager
+ (instancetype)defaultManager
{
if (_instance == nil) {
_instance = [[self alloc] init];
}
return _instance;
}
- (instancetype)init
{
if (_instance) return _instance;
if (self = [super init]) {
/**
* 初始化
*/
}
return self;
}
@end
初看之下，只要_instance被实例化一次之后，就不会再给它分配存储空间了，这样保证了一个类只实例化一次，好像是对的？
单例，一个常见的担忧是它往往不是线程安全的，也就是上面代码出现的情况了，这个担忧是十分合理的，基于它们的用途：单例常常被多个控制器同时访问。
当前状态下，上面的代码非常简单，然而if的条件分支不是线程安全的，如果想要在控制台看到输出，可以这样调试下上面的代码：
#import "ZYSimpleManager.h"
static ZYSimpleManager *_instance = nil;
@implementation ZYSimpleManager
+ (instancetype)defaultManager
{
if (_instance == nil) {
_instance = [[self alloc] init];
NSLog(@"%d",(int)[NSThread currentThread]); //加上这句，判断当前是哪条线程
}
return _instance;
}
- (instancetype)init
{
if (_instance) return _instance;
if (self = [super init]) {
/**
* 初始化
*/
}
return self;
}
@end
在viewController里面调用如下代码：
#import "ViewController.h"
#import "ZYSimpleManager.h"
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
[ZYSimpleManager defaultManager];
});
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
[ZYSimpleManager defaultManager];
});
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
[ZYSimpleManager defaultManager];
});
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
[ZYSimpleManager defaultManager];
});
}
会看到如下打印：
可以发现，有多个线程同时实例化了这个单例对象。
为什么会出现这样的错误？就是因为这样的代码是线程不安全的，多个线程可以在同一时间访问，从而导致多个对象被创建。
这个输出展示了临界区被执行多次，而它本来只应该执行一次。现在，固然是我强制这样的状况发生，但可以想像一下这个状况在无意间发生会导致什么？
要纠正这个状况，实例化代码应该只执行一次，并阻塞其它实例在 if 条件的临界区运行。这刚好就是 dispatch_once 能做的事。
正确代码：
#import "ZYSimpleManager.h"
static ZYSimpleManager *_instance = nil;
@implementation ZYSimpleManager
+ (instancetype)defaultManager
{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
_instance = [[self alloc] init];
NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
});
return _instance;
}
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
_instance = [super allocWithZone:zone];
});
return _instance;
}
- (instancetype)init
{
__block ZYSimpleManager *temp = self;
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
if ((temp = [super init]) != nil) {
/**
* 初始化数据
*/
}
});
self = temp;
return self;
}
@end
当你将代码改成这样，再运行上面viewController里面的代码，不论多少异步线程访问这个单例，永远只会有一次打印。有且仅有一个单例的实例——这就是我们对单例的期望！
基本上，iOS开发中，单例的实现以及为什么要这样实现已经总结完了，还得说说，单例的命名规范，一般我们将实例化它的那个类方法以shared、manager等开头，我这里是仿照NSFileManager的defaultManager开头的。下面是一个音乐播放单例的实现：
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <AVFoundation/AVFoundation.h>
@interface ZYAudioManager : NSObject
+ (instancetype)defaultManager;
//播放音乐
- (AVAudioPlayer *)playingMusic:(NSString *)filename;
- (void)pauseMusic:(NSString *)filename;
- (void)stopMusic:(NSString *)filename;
//播放音效
- (void)playSound:(NSString *)filename;
- (void)disposeSound:(NSString *)filename;
@end
#import "ZYAudioManager.h"
@interface ZYAudioManager ()
@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *musicPlayers;
@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *soundIDs;
@end
static ZYAudioManager *_instance = nil;
@implementation ZYAudioManager
+ (instancetype)defaultManager
{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
_instance = [[self alloc] init];
});
return _instance;
}
- (instancetype)init
{
__block ZYAudioManager *temp = self;
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
if ((temp = [super init]) != nil) {
_musicPlayers = [NSMutableDictionary dictionary];
_soundIDs = [NSMutableDictionary dictionary];
}
});
self = temp;
return self;
}
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
_instance = [super allocWithZone:zone];
});
return _instance;
}
//播放音乐
- (AVAudioPlayer *)playingMusic:(NSString *)filename
{
if (filename == nil || filename.length == 0) return nil;
AVAudioPlayer *player = self.musicPlayers[filename]; //先查询对象是否缓存了
if (!player) {
NSURL *url = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:filename withExtension:nil];
if (!url) return nil;
player = [[AVAudioPlayer alloc] initWithContentsOfURL:url error:nil];
if (![player prepareToPlay]) return nil;
self.musicPlayers[filename] = player; //对象是最新创建的，那么对它进行一次缓存
}
if (![player isPlaying]) { //如果没有正在播放，那么开始播放，如果正在播放，那么不需要改变什么
[player play];
}
return player;
}
- (void)pauseMusic:(NSString *)filename
{
if (filename == nil || filename.length == 0) return;
AVAudioPlayer *player = self.musicPlayers[filename];
if ([player isPlaying]) {
[player pause];
}
}
- (void)stopMusic:(NSString *)filename
{
if (filename == nil || filename.length == 0) return;
AVAudioPlayer *player = self.musicPlayers[filename];
[player stop];
}
//播放音效
- (void)playSound:(NSString *)filename
{
if (!filename) return;
//取出对应的音效ID
SystemSoundID soundID = (int)[self.soundIDs[filename] unsignedLongValue];
if (!soundID) {
NSURL *url = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:filename withExtension:nil];
if (!url) return;
AudioServicesCreateSystemSoundID((__bridge CFURLRef)(url), &soundID);
self.soundIDs[filename] = @(soundID);
}
// 播放
AudioServicesPlaySystemSound(soundID);
}
//摧毁音效
- (void)disposeSound:(NSString *)filename
{
if (!filename) return;
SystemSoundID soundID = (int)[self.soundIDs[filename] unsignedLongValue];
if (soundID) {
AudioServicesDisposeSystemSoundID(soundID);
[self.soundIDs removeObjectForKey:filename]; //音效被摧毁，那么对应的对象应该从缓存中移除
}
}
@end
viewController里面的代码：
#import "ViewController.h"
#import "ZYAudioManager.h"
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
[[ZYAudioManager defaultManager] playingMusic:@"12309111.mp3"];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
[[ZYAudioManager defaultManager] stopMusic:@"12309111.mp3"];
}
@end
这个单例是ARC情况下的写法，在MRC里面，只需要对单例类加上内存管理语句即可。