iOS中的单例模式

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概念相关

• 单例模式
  • 在程序运行过程，一个类只有一个实例
• 使用场合
  • 在整个应用程序中，共享一份资源（这份资源只需要创建初始化1次）

static

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• static关键字会在声明变量的时候分配内存，在程序运行期间只分配一次内存。之后再访问时，实际都是在访问原先分配的内存
• 如果使用static来修饰局部变量，那么局部变量在代码块结束后将不会回收，下次使用保持上次使用后的值。
• 如果使用static来修饰全局变量，那么表示该全局变量只在本文件中有效，外界无法使用extern来引用。static变量的作用域被限制在定义变量的当前文件中，其它文件是不能访问的。

ARC实现单例

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步骤

01 在类的内部提供一个static修饰的全局变量
02 提供一个类方法，方便外界访问
03 重写+allocWithZone方法，保证永远都只为单例对象分配一次内存空间
04 严谨起见，重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法

源码

static ZCTools *_instance;

+ (instancetype)shareTools
{
    return [[self alloc]init];
}

+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    @synchronized(self) {
        if (_instance == nil) {
            _instance = [super allocWithZone:zone];
        }
    }
    return _instance;
}

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

- (nonnull id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

代码分析

//提供一个static修饰的全局变量，强引用着已经实例化的单例对象实例
static ZCTools *_instance;

//类方法，返回一个单例对象
+ (instancetype)shareTools
{
     //注意：这里建议使用self,而不是直接使用类名Tools（考虑继承）
    return [[self alloc]init];
}

//保证永远只分配一次存储空间
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    //使用GCD中的一次性代码
//    static dispatch_once_t onceToken;
//    dispatch_once(&onceToken, ^{
//        _instance = [super allocWithZone:zone];
//    });

    //使用加锁的方式，保证只分配一次存储空间
    @synchronized(self) {
        if (_instance == nil) {
            _instance = [super allocWithZone:zone];
        }
    }
    return _instance;
}
/*
1. mutableCopy 创建一个新的可变对象，并初始化为原对象的值，新对象的引用计数为 1；
2. copy 返回一个不可变对象。分两种情况：（1）若原对象是不可变对象，那么返回原对象，并将其引用计数加 1 ；（2）若原对象是可变对象，那么创建一个新的不可变对象，并初始化为原对象的值，新对象的引用计数为 1。
*/
//让代码更加的严谨
- (nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone
{
//    return [[self class] allocWithZone:zone];
    return _instance;
}

- (nonnull id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

MRC实现单例

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步骤

01 在类的内部提供一个static修饰的全局变量
02 提供一个类方法，方便外界访问
03 重写+allocWithZone方法，保证永远都只为单例对象分配一次内存空间
04 严谨起见，重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法
05 重写release方法
06 重写retain方法
07 建议在retainCount方法中返回一个最大值

配置MRC环境

01 注意ARC不是垃圾回收机制，是编译器特性
02 配置MRC环境：build setting ->搜索automatic ref->修改为NO

源码

static ZCTools *_instance;

+ (instancetype)shareTools
{
    return [[self alloc]init];
}

+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    @synchronized(self) {
        if (_instance == nil) {
            _instance = [super allocWithZone:zone];
        }
    }
    return _instance;
}

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

- (nonnull id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

- (oneway void)release
{
}

- (instancetype)retain
{
    return _instance;
}

- (NSUInteger)retainCount
{
    return MAXFLOAT;
}

代码分析

//提供一个static修饰的全局变量，强引用着已经实例化的单例对象实例
static ZCTools *_instance;

//类方法，返回一个单例对象
+ (instancetype)shareTools
{
     //注意：这里建议使用self,而不是直接使用类名Tools（考虑继承）

    return [[self alloc]init];
}

//保证永远只分配一次存储空间
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    //使用GCD中的一次性代码
//    static dispatch_once_t onceToken;
//    dispatch_once(&onceToken, ^{
//        _instance = [super allocWithZone:zone];
//    });

    //使用加锁的方式，保证只分配一次存储空间
    @synchronized(self) {
        if (_instance == nil) {
            _instance = [super allocWithZone:zone];
        }
    }
    return _instance;
}

//让代码更加的严谨
- (nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone
{
//    return [[self class] allocWithZone:zone];
    return _instance;
}

- (nonnull id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

//在MRC环境下，如果用户retain了一次，那么直接返回instance变量，不对引用计数器+1
//如果用户release了一次，那么什么都不做，因为单例模式在整个程序运行过程中都拥有且只有一份，程序退出之后被释放，所以不需要对引用计数器操作
- (oneway void)release
{
}

- (instancetype)retain
{
    return _instance;
}

//惯用法，有经验的程序员通过打印retainCount这个值可以猜到这是一个单例
- (NSUInteger)retainCount
{
    return MAXFLOAT;
}

通用版本

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• 可以考虑一份单例代码在ARC和MRC环境下都适用
  
  (使用条件编译来判断当前项目环境是ARC还是MRC)

#if __has_feature(objc_arc)
//如果是ARC，那么就执行这里的代码1
#else
//如果不是ARC，那么就执行代理的代码2
#endif

• 在项目里面往往需要实现很多的单例，比如下载、网络请求、音乐播放等等，单例是否可用继承呢?

  • 单例是不可继承，想一劳永逸可使用带参数的宏定义

• 使用带参数的宏完成通用版单例模式代码

  • 注意条件编译的代码不能包含在宏定义里面
  • 宏定义的代码只用写一次，之后直接拖到项目中用就OK

#define SingleH(name)  +(instancetype)share##name;

//ARC
#if __has_feature(objc_arc)
#define SingleM(name) static id _instance;\
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone\
{\
    static dispatch_once_t onceToken;\
    dispatch_once(&onceToken, ^{\
        _instance = [super allocWithZone:zone];\
    });\
    return _instance;\
}\
+(instancetype)share##name\
{\
    return [[self alloc]init];\
}\
-(id)copyWithZone:(NSZone *)zone\
{\
    return _instance;\
}\
\
-(id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone\
{\
    return _instance;\
}

#else
//MRC
#define SingleM(name) static id _instance;\
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone\
{\
static dispatch_once_t onceToken;\
dispatch_once(&onceToken, ^{\
_instance = [super allocWithZone:zone];\
});\
return _instance;\
}\
+(instancetype)share##name\
{\
return [[self alloc]init];\
}\
-(id)copyWithZone:(NSZone *)zone\
{\
return _instance;\
}\
\
-(id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone\
{\
return _instance;\
}\
-(oneway void)release\
{\
}\
\
-(instancetype)retain\
{\
    return _instance;\
}\
\
-(NSUInteger)retainCount\
{\
    return MAXFLOAT;\
}
#endif