【iOS】单例模式

目录

• 前言
• 单例模式
• • 认识单例模式
  • 单例模式的特点及使用情景
  • 单例模式的使用
  • • 单例模式的实现步骤：
    • 完整代码
• 总结

前言

在进行大项目编写之前，开始对前面比较重要的知识进行回顾和重新学习，单例模式在软件开发设计中是比较重要的，尤其是它的初始化，笔者重新学习了单例模式并作该笔记。

单例模式

认识单例模式

在百度中，单例模式的定义如下：

数学与逻辑学中，singleton定义为"有且仅有一个元素的集合"。 单例模式最初的定义出现于《设计模式》（艾迪生维斯理, 1994）："保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。"

Java中单例模式定义："一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供。"

在OC中，单例模式（Singleton Pattern）也如此，其核心目的是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。

关于对单例模式更通俗易懂的解释，我读到掘金上的一篇文章是这样举例的：

如果说每一个人都是一个类，那么从他出生开始，他就是生活中的唯一实例，每当有人要拜访或者联系你的时候，无论别人认识你的时候你是什么状态，他所能联系到的都是现在的你。你本身的状态会在其他地方发生改变，即当你状态改变后，后续所有找到你的，都是看到状态改变后的你。那么，我们就可以认为每一个人都处于单例模式。

在OC中，最经典的单例模式就是xcode里自带的UIApplication，其在应用程序的整个生命周期中只会创建一个实例，如果在编译过程中进行新的创建就会报错，如下：

UIApplication *app = [[UIApplication alloc]init];
//或者UIApplication *app = [[UIApplication new];

"There can only be one UIApplication instance"：该应用程序中只能有一个UIApplication实例。

单例模式的特点及使用情景

单例模式的关键特点：

• 唯一性：单例类在应用程序的整个生命周期中只会创建一个实例（例如UIApplication）。
• 全局访问点：单例类提供了一个全局的访问点，使得这个唯一实例可以被整个应用程序访问（例如：[UIApplication sharedApplication];）。
• 线程安全：在多线程环境中，单例模式的实现需要确保实例的创建是线程安全的，以防止创建多个实例。
• 延迟初始化：单例实例通常在第一次被引用时才创建，这样可以延迟初始化的开销，提高系统启动速度。

常见的适合使用单例模式的情况：

1. 当你需要在整个程序的运行周期中，让一个类始终保持同一个实例。则必须使用单例模式；（例如 [UIApplication sharedApplication]）
2. 在生命周期中管理数据，例如自定义的管理中心或者[NSUserDefaults standardUserDefaults]；
3. 为了节省内存，部分类可以使用单例模式，例如多处使用的图片等。

单例模式的使用

单例模式的实现步骤：

1.私有化初始化方法：将初始化方法设为私有，以防止外部通过 new、alloc 或其他方式创建类的实例。

// 私有化初始化方法
- (instancetype)init {
    if ((self = [super init])) {
        // 执行初始化操作
    }
    return self;
}

// 使init方法不可用
+ (instancetype)new {
    return [SingleView sharedSingleView];
}

2.提供一个公共的类方法：提供一个公共的类方法，通常命名为 shared+类名，用于返回类的唯一实例。

//公共的类方法
+ (SingleView *)sharedSingleView {
    //声明一个SingleView类型的静态变量single，初始值为nil。静态变量的作用域限定在方法内部，但它的生命周期是整个应用程序，这意味着它只会被初始化一次。
    static SingleView *single = nil;
    
    //声明了一个dispatch_once_t类型的静态变量onceToken。dispatch_once是一个宏，用于确保代码块只执行一次。onceToken用于跟踪代码块是否已经执行过
    static dispatch_once_t onceToken;
    
    //执行dispatch_once宏，传入onceToken变量的地址和要执行的代码块。如果onceToken还没有被标记为已执行，代码块将被执行一次，并将onceToken标记为已执行，这样代码块就不会再次执行。
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        //创建SingleView类的一个新实例，并将其赋值给single变量。super关键字表示调用父类的alloc方法，这里是NSObject类的方法。
        single = [[super alloc] init]; //等价于 single = [super new];
    });
    return single;
}

//重写allocWithZone:方法以确保当使用alloc或new创建对象时，总是返回单例对象。
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    return [SingleView sharedSingleView];
}

3.使用静态实例变量：存储类的唯一实例。

static SingleView *single = nil;

4.使用 dispatch_once：使用 dispatch_once 来确保实例化代码只执行一次，这保证了线程安全和单例的唯一性。

dispatch_once(&onceToken, ^{
        //创建SingleView类的一个新实例，并将其赋值给single变量。super关键字表示调用父类的alloc方法，这里是NSObject类的方法。
        single = [[super alloc] init]; //等价于 single = [super new];
    });

完整代码

//  SingleView.h

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface SingleView : NSObject<NSCopying>

+ (SingleView *)sharedSingleView;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

//  SingleView.m

#import "SingleView.h"

@implementation SingleView

// 私有化初始化方法
- (instancetype)init {
    if ((self = [super init])) {
        // 执行初始化操作
    }
    return self;
}

// 使init方法不可用
+ (instancetype)new {
    return [SingleView sharedSingleView];
}

//公共的类方法
+ (SingleView *)sharedSingleView {
    //声明一个SingleView类型的静态变量single，初始值为nil。静态变量的作用域限定在方法内部，但它的生命周期是整个应用程序，这意味着它只会被初始化一次。
    static SingleView *single = nil;
    
    //声明了一个dispatch_once_t类型的静态变量onceToken。dispatch_once是一个宏，用于确保代码块只执行一次。onceToken用于跟踪代码块是否已经执行过
    static dispatch_once_t onceToken;
    
    //执行dispatch_once宏，传入onceToken变量的地址和要执行的代码块。如果onceToken还没有被标记为已执行，代码块将被执行一次，并将onceToken标记为已执行，这样代码块就不会再次执行。
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        //创建SingleView类的一个新实例，并将其赋值给single变量。super关键字表示调用父类的alloc方法，这里是NSObject类的方法。
        single = [[super alloc] init]; //等价于 single = [super new];
    });
    return single;
}

//重写allocWithZone:方法以确保当使用alloc或new创建对象时，总是返回单例对象。
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    return [SingleView sharedSingleView];
}

//重写copyWithZone:方法以确保当尝试复制单例对象时，总是返回单例对象本身。
+ (id)copyWitnZone:(struct _NSZone *)zone {
    return [SingleView sharedSingleView];
}

//重写mutableCopyWithZone:方法以确保当尝试创建可变副本时，总是返回单例对象本身。
+ (id)mutableCopyWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    return [SingleView sharedSingleView];
}

//重写copyWithZone:方法以确保当尝试复制单例对象时，总是返回单例对象本身。
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone{
    return  [SingleView sharedSingleView];
}

//重写mutableCopyWithZone:方法以确保当尝试创建可变副本时，总是返回单例对象本身。
- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone{
    return [SingleView sharedSingleView];
}

@end

总结

总的来说，单例模式是一种常用的软件开发模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。使用单例模式时要注意：

1.确保线程安全：单例的创建应该在多线程环境中是安全的。==使用 dispatch_once ==可以确保实例化代码只执行一次，从而避免多线程问题。

2.私有化构造函数：将类的构造函数标记为私有，以防止外部通过构造函数创建类的实例。

3.提供一个公共的获取实例的方法：提供一个公共的类方法，如 shared+类名。用于获取类的唯一实例。

4.管理资源和内存：单例对象通常在整个应用程序的生命周期内都存在，因此需要小心管理它所持有的资源，确保没有内存泄漏。

5.防止滥用单例模式：单例模式不适用于所有场景。它适用于那些确实只需要一个实例的类，如配置管理器、日志记录器等。滥用单例模式会增加系统的耦合度。

6.考虑使用协议和委托：如果单例需要与其他对象交互，考虑使用协议和委托而不是直接引用，以减少耦合。

参考文档：iOS 设计模式之单例模式

ios 单例重新初始化方法