使用設(shè)計模式中的Singleton單例模式來開發(fā)iOS應(yīng)用程序

更新時間：2016年03月16日 18:12:26 作者：曉風(fēng)沐晨

這篇文章主要介紹了使用設(shè)計模式中的Singleton單例模式來開發(fā)iOS應(yīng)用程序的例子,示例代碼為傳統(tǒng)的Objective-C語言,需要的朋友可以參考下

單例設(shè)計模式確切的說就是一個類只有一個實例，有一個全局的接口來訪問這個實例。當(dāng)?shù)谝淮屋d入的時候，它通常使用延時加載的方法創(chuàng)建單一實例。

提示：蘋果大量的使用了這種方法。例子：[NSUserDefaults standerUserDefaults], [UIApplication sharedApplication], [UIScreen mainScreen], [NSFileManager defaultManager] 都返回一個單一對象。
你可能想知道你為什么要關(guān)心一個類有多個的實例。代碼和內(nèi)存都很便宜，不是嗎？

在一些情況下，一個類只有一個實例是有意義的。例如，這里沒有必要有多個登錄實例，除非你一次想寫入多個日志文件。或者，一個全局的配置類文件：它可以很容易的很安全的執(zhí)行一個公共資源，這樣的一個配置文件，要比同時修改多個配置類文件好很多。

如何使用單例模式

請看下面的圖片

2016316181231772.png (233×152)

上面的圖片顯示的是一個登錄類，它有一個屬性（這個單一實例），有兩個方法：sharedInstance 和 init。

首先一個客戶端(client)發(fā)送 sharedInstance 信息，但是屬性 instance 還沒有初始化，所以你要先給這個類創(chuàng)建一個實例。

然后你調(diào)用 sharedInstance，instance 會馬上返回初始化的值。這個邏輯最終只會返回一個實例。

你需要執(zhí)行這個模式來創(chuàng)建單例類來管理所有的專輯數(shù)據(jù)。

你需要注意在項目里有一個叫 API 文件夾，給你的 APP 提供服務(wù)的所有類都需要放在這里。在這個文件夾里用 iOS\Cocoa Touch\Object-C class 創(chuàng)建一個新類。類的名字叫 LibraryAPI，子類選擇 NSObject。

打開 LibraryAPI.h 文件用下面的代碼替換里面的內(nèi)容：

復(fù)制代碼代碼如下:

@interface LibraryAPI: NSObject

+ (LibraryAPI*)sharedInstance;

@end

現(xiàn)在打開 LibraryAPI.m 文件，在 @implentation 后面添加如下方法：

復(fù)制代碼代碼如下:

+ (LibraryAPI*)sharedInstance
{
// 1
static LibraryAPI *_sharedInstance = nil;

// 2
static dispatch_once_t oncePredicate;

    // 3
    dispatch_once(&nocePredicate, ^{
        _sharedInstance = [[LibraryAPI alloc] init];
    });
    return _sharedInstance;
}

在這個短方法中做了這些事情：

在這個類中，聲明一個靜態(tài)變量來保存這個實例，保證它是一個全局可用的變量。
聲明一個靜態(tài)這是 dispatch_one_t，確保這些初始化代碼只能被執(zhí)行一次。
使用 Grand Central Dispatch（GCD）執(zhí)行一個 block 來初始化 LibraryAPI 實例。這是單例設(shè)計模式的關(guān)鍵所在：一個類只能被實例化一次。
接下來執(zhí)行 sharedInstance，在 dispatch_once block 里的代碼是不會被執(zhí)行的（當(dāng)它已經(jīng)被執(zhí)行過一次后），它會返回之前創(chuàng)建的 LibraryAPI 實例。

提示：想了解更多關(guān)于 GCD 和使用它，請點擊這里的教程 Multithreading and Grand Central Dispatch，如何使用 Blocks 在這里。
你現(xiàn)在有一個單例對象來管理專輯了。下一步就是創(chuàng)建一個類用來保存你的專輯數(shù)據(jù)了。

用 iOS\Cocoa Touch\Object-C class 在 API 文件夾下創(chuàng)建一個新的類，名字叫 PersistencyManager，子類選擇 NSObject。

打開 PersistencyManager.h，在頂部引入面文件：

#import "Album.h"
然后在 @interface 后面加入下面代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

- (NSArray *)getAlbums;

- (void)addAlbums:(Album*)album atIndex:(int)index;

- (void)deleteAlbumAtIndex:(int)index;

上面的三個方法都需要跟專輯的數(shù)據(jù)相結(jié)合。

打開 PersistencyManager.m，在 @implementation 上面添加如下代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

@interface PersistencyManager () {

    NSMutableArray *albums;

}

上面的代碼是給類添加了一個擴展，這是另一種給類添加私有方法和私有屬性的方法，類外面的成員是看不到這些的。這里，你聲明了一個 NSMutableArray 來保存專輯的數(shù)據(jù)。這是一個可變數(shù)組，你可以很容易的添加和刪除專輯。

現(xiàn)在在 @implementation 下面添加實現(xiàn)代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

- (id)init {

    self = [super init];

    if (self) {

        albums = [NSMutableArray arrayWithArray:@[[[Album alloc] initWithTitle:@"Best of Bowie" artist:@"David Bowie" coverUrl:@"http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_david%20bowie_best%20of%20bowie.png" year:@"1992"],

        [[Album alloc] initWithTitle:@"It's My Life" artist:@"No Doubt" coverUrl:@"http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_no%20doubt_its%20my%20life%20%20bathwater.png" year:@"2003"],

                [[Album alloc] initWithTitle:@"Nothing Like The Sun" artist:@"Sting" coverUrl:@"http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_sting_nothing%20like%20the%20sun.png" year:@"1999"],

            [[Album alloc] initWithTitle:@"Staring at the Sun" artist:@"U2" coverUrl:@"http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_u2_staring%20at%20the%20sun.png" year:@"2000"],

                [[Album alloc] initWithTitle:@"American Pie" artist:@"Madonna" coverUrl:@"http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_madonna_american%20pie.png" year:@"2000"]]];

    }

    return self;

}

在 init 里你在數(shù)組中加入了 5 張專輯。如果上面的專輯你不喜歡，你可以隨意替換成你喜歡的。:]

現(xiàn)存在 PersistencyManager.m 添加下面三個方法：

復(fù)制代碼代碼如下:

- (NSArray*)getAlbums
{
return albums;
}

- (void)addAlbum:(Album*)album atIndex:(int)index
{
        if (albums.count >= index)
            [albums insertObject:album atIndex:index];
        else
        [albums addObject:album];
}

- (void)deleteAlbumAtIndex:(int)index
{
[albums removeObjectAtIndex:index];
}

這些方法是獲取，添加，刪除專輯。

Build 你的項目，確保所有的代碼都能正確編譯。

單例模式的使用場合

類只能有一個實例，并且必須從一個為人數(shù)值的訪問點對其訪問。
這個唯一的實例只能通過子類化進行拓展，并且拓展的對象不會破壞客戶端代碼。

在Objective-C中方法都是公有的，而且OC的語言本身是動態(tài)類型的，因此所有類都可以相互發(fā)送對方的消息。，并且Cocoa框架使用計數(shù)的內(nèi)存管理方式來維護對象的內(nèi)存中的生存期。
下面讓我們看一下OC當(dāng)中的單例模式的寫法，首先單例模式在ARC\MRC環(huán)境下的寫法有所不同，需要編寫2套不同的代碼

可以用宏判斷是否為ARC環(huán)境#if _has_feature(objc_arc)

復(fù)制代碼代碼如下:

#else

//MRC

#endif

單例模式- ARC -方法一

ARC中單例模式的實現(xiàn)
在 .m中保留一個全局的static的實例

復(fù)制代碼代碼如下:

 static id _instance;

 //重寫allocWithZone:方法，在這里創(chuàng)建唯一的實例(注意線程安全)

 + (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone

{

    @synchronized(self) {

        if (_instance == nil) {

            _instance = [super allocWithZone:zone];

        }

    }

    return _instance;

}

提供1個類方法讓外界訪問唯一的實例

復(fù)制代碼代碼如下:

    + (instancetype)sharedInstanceTool{

    @synchronized(self){

        if(_instance == nil){

            _instance = [[self alloc] init];

        }

    }

    return _instance;

}

實現(xiàn)copyWithZone:方法

復(fù)制代碼代碼如下:

  -(id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone{

  return _instance;

  }

我們在sharedInstanceTool，首先檢查類的唯一實例是否已經(jīng)創(chuàng)建，如果就會創(chuàng)建實例并將其返回。而之所以調(diào)用super而不是self，是因為已經(jīng)在self中重載了基本的對象分配的方法，需要借用父類的功能來幫助處理底層內(nèi)存的分配。
在allocWithZone:(struct _NSZone*)zone方法中，只是返回從sharedInstanceTool方法返回的類實例。而同樣的在Cocoa框架中調(diào)用allocWithZone:(struct _NSZone*)zone會分配內(nèi)存，引用計數(shù)會設(shè)置為1，然后返回實例。同樣的重寫(id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone方法，也是為了保證不會返回實例的副本，而是返回self.返回同一個實例。

方法二：

復(fù)制代碼代碼如下:

+(instancetype)sharedInstance {
    static WMSingleton *singleton = nil;
    if (! singleton) {
        singleton = [[self alloc] initPrivate];
    }
    return singleton;
}

- (instancetype)init {
    @throw [NSException exceptionWithName:@"這個是個單例"
                                   reason:@"應(yīng)該這樣調(diào)用 [WMSingleton sharedInstance]"
                                 userInfo:nil];
    return nil;
}
//實現(xiàn)自己真正的私有初始化方法
- (instancetype)initPrivate {
    self = [super init];
    return self;
}

上面這段代碼中將singleton指針聲明為靜態(tài)變量。當(dāng)某個定義了靜態(tài)變量的方法返回時，程序不會釋放相應(yīng)的變量。####singleton變量的初始值是nil,當(dāng)程序第一次執(zhí)行sharedInstance方法時會創(chuàng)建一個對象，并將新創(chuàng)建的對象的地址賦值給singleton變量。當(dāng)徐成再次執(zhí)行sharedInstance方法時，無論多少次singleton變量仍然會指向最初那個創(chuàng)建的對象。因為指向?qū)ο蟮膕ingleton變量是強引用的，并且程序永遠(yuǎn)不會釋放該變量，所以singleton變量指向的對象也不會釋放。
線程安全。
上面的實例中我們通過@synchronized來添加了一個互斥鎖，以此來保證線程安全。而現(xiàn)在我們開始嘗試用線程的方式來實現(xiàn)一個加單的單例。

復(fù)制代碼代碼如下:

static WMObject *_instance;
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [super allocWithZone:zone];
    });
    return _instance;
}

+ (instancetype)sharedInstance
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[self alloc] init];
    });
    return _instance;
}

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
return _instance;
}

從上面的代碼我們可以看到，實現(xiàn)的思路基本上也是一致的我們在sharedInstanceTool，首先檢查類的唯一實例是否已經(jīng)創(chuàng)建，如果就會創(chuàng)建實例并將其返回。而略有不同的地方就是我們這次通過dispatch_once_t來保證線程的安全性。至于dispatch_once_t的用法這里就一一贅述了，線程的相關(guān)教程都會有其相關(guān)的描述。
到了這里一個簡單的單例模式基本實現(xiàn)完成了，那么我們可以嘗試著把它封裝到一個宏里，然后方便其以后的調(diào)用
創(chuàng)建一個WMSingleton.h

復(fù)制代碼代碼如下:

// .h文件
#define WMSingletonH(name) + (instancetype)shared##name;

// .m文件
#define WMSingletonM(name) \
static id _instance; \
\
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone \
{ \
    static dispatch_once_t onceToken; \
    dispatch_once(&onceToken, ^{ \
        _instance = [super allocWithZone:zone]; \
    }); \
    return _instance; \
} \
\
+ (instancetype)shared##name \
{ \
    static dispatch_once_t onceToken; \
    dispatch_once(&onceToken, ^{ \
        _instance = [[self alloc] init]; \
    }); \
    return _instance; \
} \
\
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone \
{ \
    return _instance; \
}