单例的实现、使用与架构

[作者原文]http://blog.csdn.net/CHENYUFENG1991/article/details/50396987

单例在我们开发中是最常用的设计模式，在iOS中也是如此。单例可以保证某个类的实例在程序中是唯一的，便于进行资源和数据的共享。使用的设计原则是单一职责原则。我们来看看在iOS中本身自带的类或者方法哪些使用了单例的模式：
（1）UIAccelerometer类和sharedAccelerometer方法，一般如果方法名中有shared这样的词，就可以认为这是一个可以整个应用程序共享的实例变量，一般是使用了单例。
（2）UIApplication类和sharedApplication方法，我们一般使用该方法来创建全局变量。
（3）NSBundle类和mainBundle方法。
（4）NSFileManager类和defaultManager方法。
（5）NSNotificationCenter类和defaultManager方法。其中NSNotificationCenter也实现了观察者模式。
（6）NSUserDefaults类和defaultUser方法。
示例代码上传至：https://github.com/chenyufeng1991/iOS-Singleton 。

【单例实现】
（1）新建一个普通的类，假设名字为Singleton. 在Singleton.h中声明一个类方法，到时候使用该类方法（注意：一定是类方法，而不是实例方法）可以创建该类的唯一的一个实例：

[objc] view plaincopyprint?
#import <Foundation/Foundation.h>  

@class Singleton;  

@interface Singleton : NSObject  
// "+" 表示类的方法，由类调用 
+(Singleton *)sharedInstance;  

@end  

（2）在Singleton.m中需要实现sharedInstance方法和你其他的业务逻辑：
[objc] view plaincopyprint?
#import "Singleton.h"  

// 用static声明一个类的静态实例； 
static Singleton *_sharedInstance = nil;  

@implementation Singleton  

/** * 1.使用类方法生成这个类唯一的实例； */  
+(Singleton *)sharedInstance{  
    if (!_sharedInstance) {  
        _sharedInstance =[[self alloc]init];  
    }  
    return _sharedInstance;  
}  

@end  

注意：一定要声明一个static的静态变量。以后创建类的唯一实例就使用sharedInstance方法，而不是使用alloc ,init.

（3）我们使用一个简单的demo来演示一下单例：

[objc] view plaincopyprint?
#import "RootVC.h"  
#import "Singleton.h"  

@interface RootVC ()  

@end  

@implementation RootVC  

- (void)viewDidLoad  
{  
  [super viewDidLoad];  

  [self testSigleTon];  
}  

-(void)testSigleTon  
{  
  //单例的结果就是，调用类方法，只返回一个共有的对象 
  /** * single和single2是同一个对象； 因为返回的数据是一个静态变量，全局唯一； */  
  Singleton *single = [Singleton sharedInstance];  
  Singleton *single2 = [Singleton sharedInstance];  

  if (single == single2) {  
    NSLog(@"single == single2");  
  }  

  NSLog(@"single地址：%@",single);  
  NSLog(@"single2地址：%@",single2);  


}  

@end  

[]!http://img.blog.csdn.net/20151224220106085?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center

可以看到，两个对象的内存地址是一样的，表示这两个对象其实是同一个对象，单例也就实现了。这是单例最普遍也是最简单的实现方式，在项目中会经常用到，在不涉及多线程的情况下是完全正确的。但是，我们再多想一想，在多线程开发中，这种实现方式是否安全呢？那么应该如何实现。

【单例架构】

   在项目开发中，如果我们像上述实现方法一样，在每个类中都使用这样写一个方法来生成单例，会不会显得很麻烦，很冗余。这样重复在每个类中重复写代码不利于开发与架构，那么我们应该使用什么方法来进行代码抽取呢？解决方案就是使用类别(Category)。关于Category类别的简要介绍，请参考《Objective-C——类别(Category)详解》。具体的实现如下：

（1）新建一个Category，作为对NSObject类的扩展。因为NSObject类是大部分iOS类的基类，如果使用Category为NSObject增加额外方法（shareInstance方法），那么所有继承自NSObject的类都可以使用该方法。我们常用的UIViewController和UIView都是从NSObject继承的，这样就会很方便。

需要在NSObject+Singleton.h头文件中对外暴露一个生成实例的方法，供其他类调用。

[objc] view plaincopyprint?
#import <Foundation/Foundation.h> 

@interface NSObject (Singleton) 

// "+" 表示类的方法，由类调用 
+ (instancetype)sharedInstance;  

@end  

（3）在NSObject+Singleton.m中需要实现上述方法，用来生成某一个类的唯一实例。我这里使用字典来存储某一个类和该类的实例，也就是键值对的形式：键是类名，值是对象。根据类名去检索该类的对象是否已经被创建，如果检索到类名，表示已经被创建，则直接返回对象；如果没有检索到类名，则需要创建，创建完成后也存储到字典中；

[objc] view plaincopyprint?
#import "NSObject+Singleton.h" 

@implementation NSObject (Singleton) 

//使用可变字典存储每个类的单一实例，键为类名，值为该类的对象； 
//声明为静态变量，可以保存上次的值； 
static NSMutableDictionary *instanceDict;  
id instance;  

+ (instancetype)sharedInstance {  
  @synchronized(self)  
  {  
    //初始化字典； 
    if (instanceDict == nil) {  
      instanceDict = [[NSMutableDictionary alloc] init];  
    }  

    //获取类名； 
    NSString *className = NSStringFromClass([self class]);  
    if (className) {  
      //查找字典中该类的对象,使用类名去进行查找，可以确保一个类只被存储一次； 
      instance = instanceDict[className];  
      if (instance == nil) {  
        //该类的对象还没实例化，就进行初始化，并根据键值对的形式存储； 
        instance = [[self.class alloc] init];  
        [instanceDict setValue:instance forKey:className];  
      }else{  
        //该类对象已经存储在字典中，直接返回instance即可； 
      }  
    }else{  
      //没有获取类名，所以确保sharedInstance是一个类方法，用类进行调用； 
    }  

    return instance;  
  }  
}  
@end  

（4）单例的category已经写完，下面将要进行测试。我这里的测试方法如下：两个界面之间进行跳转并返回，使用相同的代码生成类对象；同时新建一个Person类和StudentModel类来测试，两个类都分别继承自NSObject，里面没有任何实现，只用来创建对象。别忘了导入头文件#import “NSObject+Singleton.h”.
第一个界面ViewController.m实现如下：

[objc] view plaincopyprint?
#import "ViewController.h" 
#import "NSObject+Singleton.h" 
#import "Person.h" 
#import "StudentModel.h" 

@interface ViewController () 

@end  

@implementation ViewController 

- (void)viewDidLoad {  
  [super viewDidLoad];  

}  

- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated{  

  [super viewDidAppear:true];  

  //使用sharedInstance创建类对象； 
  ViewController *vc1 = [ViewController sharedInstance];  
  ViewController *vc2 = [ViewController sharedInstance];  
  NSLog(@"ViewController---vc1地址:%@",vc1);  
  NSLog(@"ViewController---vc2地址:%@",vc2);  

  if (vc1 == vc2) {  
    NSLog(@"ViewController---vc1 == vc2");  
  }  

  //循环创建5个Person对象，5个对象都相同； 
  for (int i = 0; i < 5; i++) {  
    Person *per1 = [Person sharedInstance];  
    NSLog(@"ViewController---per1地址：%@",per1);  
  }  

  //使用alloc创建对象，每个对象都是不同的； 
  for (int i = 0; i < 5; i++) {  
    StudentModel *stud = [[StudentModel alloc] init];  
    NSLog(@"ViewController---stud地址：%@",stud);  
  }  


}  

@end  

第二个界面SecondViewController.m实现如下：

[objc] view plaincopyprint?
#import "SecondViewController.h"  
#import "NSObject+Singleton.h"  
#import "Person.h"  
#import "StudentModel.h"  
#import "ViewController.h"  

@interface SecondViewController ()  

@end  

@implementation SecondViewController  

/** * 在另一个界面中做同样的测试； */  
- (void)viewDidLoad {  
  [super viewDidLoad];  

}  

- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated{  

  [super viewDidAppear:animated];  

  SecondViewController *secondVc1 = [SecondViewController sharedInstance];  
  SecondViewController *secondVc2 = [SecondViewController sharedInstance];  

  NSLog(@"SecondViewController---secondVc1地址:%@",secondVc1);  
  NSLog(@"SecondViewController---secondVc2地址:%@",secondVc2);  

  if (secondVc1 == secondVc2) {  
    NSLog(@"SecondViewController---secondVc1 == secondVc2");  
  }  

  for (int i = 0; i < 5; i++) {  
    Person *per1 = [Person sharedInstance];  
    NSLog(@"SecondViewController---per1地址：%@",per1);  
  }  

  for (int i = 0; i < 5; i++) {  
    StudentModel *stud = [[StudentModel alloc] init];  
    NSLog(@"SecondViewController---stud地址：%@",stud);  
  }  

}  

/** * 返回上一界面，再次生成对象查看； * *  @param sender <#sender description#> */  
- (IBAction)back:(id)sender {  

  [self dismissViewControllerAnimated:true completion:nil];  
}  

@end  

下面分别是三个步骤打印log:启动第一个界面、跳转到第二个界面、返回第一个界面。
启动第一个界面的输出：
[]!http://img.blog.csdn.net/20151225141656534?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center

跳转到第二个界面的输出：
[]!http://img.blog.csdn.net/20151225141815787?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center

再次返回到第一个界面的输出：
[]!http://img.blog.csdn.net/20151225141938019?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center

总结

通过以上打印输出，使用sharedInstance创建单例后，无论在哪一个界面，每个类的对象是唯一的。而使用alloc创建的对象往往都是不同的。通过以上的设计，就不需要在每一个类中都去实现sharedInstance方法了。