IOS設計模式淺析之單例模式(Singleton)

說在前面

　　進入正式的設計模式交流之前，扯點閑話。我們在項目開發的過程中，經常會不經意的使用一些常見的設計模式，如單例模式、工廠方法模式、觀察者模式等，以前做.NET開發的時候，認真拜讀了一下程傑老師的《大話設計模式》，程老師用詼諧的語言，貼近生活的示例，讓我對設計模式有了一個大致的了解。轉型做IOS開發后，一直想閱讀一下針對IOS設計模式方面的書籍，也買了一本《Objective-C編程之道:iOS設計設計模式解析》進行學習，本系列設計模式的文章，有些內容來自這兩本書籍，也有些內容來自於網絡和個人學習過程的整理，算是本人對設計模式學習的筆記，大家對文章中不足的地方，歡迎提出改進的建議。

定義

　　保證一個類僅有一個實例，並提供一個該實例的全局訪問點。

　　定義包含三層含義：一是某個類只能有一個實例；二是它必須自行創建這個實例；三是它必須向整個系統提供這個實例。

結構圖

　　從結構圖可以看到，單例模式（Singleton）是比較獨立的一個設計模式，它的主要特點是控制某個類的實例唯一性，通過上圖我們知道它包含的類只有一個，就是Singleton。該模式中包含一個靜態私有成員變量mySingleton與類方法sharedInstance()。sharedInstance ()方法負責實例化自己，然后存儲在靜態成員mySingleton變量中，以確保只有一個實例被創建。

單例模式的實現

　　在Objective-C中實現單例模式，需要完成如下四個步驟：

• 第一步：定義一個靜態實例變量mySingleton(名字可以自己取)，初始化為nil，代碼如下所示：

static MySingleton *mySingleton = nil;

• 第二步：實現一個類方法檢查上面聲明的靜態實例是否為nil，如果是則新建並返回一個本類的實例，代碼如下所示：

+ (id)sharedInstance
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        if(mySingleton == nil)
        {
            mySingleton = [[self alloc] init];
        }
    });
    return mySingleton;
}

　　【說明】：dispatch_once函數是GCD中的API，它保證應用程序即使在多線程環境下，也只執行一次。當然，也可以使用@synchronize來達到線程安全的目的，代碼如下所示：

+ (id)sharedInstance
{
    @synchronized (self)
    {
        if (mySingleton == nil)
        {
            mySingleton = [[self alloc] init];
        }
    }
    return mySingleton;
}

• 第三步：重寫allocWithZone方法，用來保證使用alloc和init試圖獲得一個新實例的時候不產生新實例，代碼如下所示：

+ (id)allocWithZone:(NSZone *)zone
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        if (mySingleton == nil)
        {
            mySingleton = [super allocWithZone:zone];
            NSLog(@"allocWithZone");
        }
    });
    return mySingleton; 
}

• 第四步：適當實現copyWithZone，release和autorelease等方法。代碼如下所示：

// 如果有其他初始化操作，可在這里進行初始化
- (id)init
{
    self = [super init];
    if (self != nil)
    {
        // 其他初始化操作
    }
    return self;
}

// 防止外界拷貝造成多個實例，保證實例的唯一性。
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
    return self;
}

// 因為只有一個實例對象，所以retain不能增加引用計數。
- (id)retain
{
    return self;
}

// 因為只有一個實例對象，設置默認引用計數。這里是取的NSUinteger的最大值，當然也可以設置成1或其他值。
- (NSUInteger)retainCount
{
    return UINT_MAX;  // denotes an object that cannot be released
}

// oneway是用於多線程編程中，表示單向執行，不能“回滾”，即原子操作。該方法是空的,不讓用戶release掉這個對象。
- (oneway void)release
{
    //do nothing
}

//除了返回單例外，什么也不做。
- (id)autorelease
{
    return self;
}

// 該方法永遠不會被調用,因為在程序的生命周期內容，該單例一直都存在。（所以該方法可以不實現）
- (void)dealloc
{
    [super dealloc];
}

　　【說明】：對於步驟二和步驟三，也可以按如下方式實現：

+ (id)sharedInstance
{
    @synchronized(self)
    {
        if(mySingleton == nil)
        {
            mySingleton = [[super allocWithZone:NULL] init];
            NSLog(@"allocWithZone");
        }
    }
    return mySingleton;
}

// 通過返回當前的sharedInstance實例，就能防止實例化一個新的對象。
+ (id)allocWithZone:(NSZone *)zone
{
    return [[self sharedInstance] retain];
}

單例模式在IOS中的應用

　　單例模式在IOS中的應用非常廣泛，如[NSNotificationCenter defaultCenter]、[UIApplication sharedApplication]、[NSFileManager defaultManager]等。

 

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