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》，程老師用诙諧的語言，貼近生活的示例，讓我對設計模式有了一個大緻的了解。轉型做IOS開發後，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程式設計之道:iOS設計設計模式解析》進行學習，本系列設計模式的文章，有些内容來自這兩本書籍，也有些内容來自于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執行個體，并提供一個該執行個體的全局通路點。

　　定義包含三層含義：一是某個類隻能有一個執行個體；二是它必須自行建立這個執行個體；三是它必須向整個系統提供這個執行個體。

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執行個體唯一性，通過上圖我們知道它包含的類隻有一個，就是Singleton。該模式中包含一個靜态私有成員變量mySingleton與類方法sharedInstance()。sharedInstance ()方法負責執行個體化自己，然後存儲在靜态成員mySingleton變量中，以確定隻有一個執行個體被建立。

單例模式的實作

　　在Objective-C中實作單例模式，需要完成如下四個步驟：

• 第一步：定義一個靜态執行個體變量mySingleton(名字可以自己取)，初始化為nil，代碼如下所示：

1 static MySingleton *mySingleton = nil;      

• 第二步：實作一個類方法檢查上面聲明的靜态執行個體是否為nil，如果是則建立并傳回一個本類的執行個體，代碼如下所示：

1 + (id)sharedInstance
 2 {
 3     static dispatch_once_t onceToken;
 4     dispatch_once(&onceToken, ^{
 5         if(mySingleton == nil)
 6         {
 7             mySingleton = [[self alloc] init];
 8         }
 9     });
10     return mySingleton;
11 }      

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

1 + (id)sharedInstance
 2 {
 3     @synchronized (self)
 4     {
 5         if (mySingleton == nil)
 6         {
 7             mySingleton = [[self alloc] init];
 8         }
 9     }
10     return mySingleton;
11 }      

• 第三步：重寫allocWithZone方法，用來保證使用alloc和init試圖獲得一個新執行個體的時候不産生新執行個體，代碼如下所示：

1 + (id)allocWithZone:(NSZone *)zone
 2 {
 3     static dispatch_once_t onceToken;
 4     dispatch_once(&onceToken, ^{
 5         if (mySingleton == nil)
 6         {
 7             mySingleton = [super allocWithZone:zone];
 8             NSLog(@"allocWithZone");
 9         }
10     });
11     return mySingleton; 
12 }      

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

1 // 如果有其他初始化操作，可在這裡進行初始化
 2 - (id)init
 3 {
 4     self = [super init];
 5     if (self != nil)
 6     {
 7         // 其他初始化操作
 8     }
 9     return self;
10 }
11 
12 // 防止外界拷貝造成多個執行個體，保證執行個體的唯一性。
13 - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
14 {
15     return self;
16 }
17 
18 // 因為隻有一個執行個體對象，是以retain不能增加引用計數。
19 - (id)retain
20 {
21     return self;
22 }
23 
24 // 因為隻有一個執行個體對象，設定預設引用計數。這裡是取的NSUinteger的最大值，當然也可以設定成1或其他值。
25 - (NSUInteger)retainCount
26 {
27     return UINT_MAX;  // denotes an object that cannot be released
28 }
29 
30 // oneway是用于多線程程式設計中，表示單向執行，不能“復原”，即原子操作。該方法是空的,不讓使用者release掉這個對象。
31 - (oneway void)release
32 {
33     //do nothing
34 }
35 
36 //除了傳回單例外，什麼也不做。
37 - (id)autorelease
38 {
39     return self;
40 }
41 
42 // 該方法永遠不會被調用,因為在程式的生命周期内容，該單例一直都存在。（是以該方法可以不實作）
43 - (void)dealloc
44 {
45     [super dealloc];
46 }      

　　【說明】：對于步驟二和步驟三，也可以按如下方式實作：

1 + (id)sharedInstance
 2 {
 3     @synchronized(self)
 4     {
 5         if(mySingleton == nil)
 6         {
 7             mySingleton = [[super allocWithZone:NULL] init];
 8             NSLog(@"allocWithZone");
 9         }
10     }
11     return mySingleton;
12 }
13 
14 // 通過傳回目前的sharedInstance執行個體，就能防止執行個體化一個新的對象。
15 + (id)allocWithZone:(NSZone *)zone
16 {
17     return [[self sharedInstance] retain];
18 }      

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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