Objective-c单例模式详解

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单例模式出现以后，关于它的争执就一直存在。在开发项目中，有很多时候我们需要一个全局的对象，而且要保证全局有且仅有一份即可。没错，单例在这个时候就是最佳的选择，但是需要注意的是：在多线程的环境下也需要做好线程保护。其实系统已经有很多单例存在，例如UIApplication、NSNotification、NSFileManager等等就是很不错的例子——我们总有时候需要用到单例模式，不过写起代码来还是需要考量考量。

1. 我们先来看一个最简单的单例，假设我们有一个testClass的类需要实现单例：

    + (id)sharedInstance {
        static testClass *sharedInstance = nil;
        if (!sharedInstance) {
            sharedInstance = [[self alloc] init];
        }
        return sharedInstance;
    }

2. 熟悉单例的童鞋一眼就能看出，这里根本没有考虑线程安全的问题，需要加上线程锁。

    + (id)sharedInstance {
        static testClass *sharedInstance = nil;
        @synchronized(self) {
            if (!sharedInstance) {
                sharedInstance = [[self alloc] init];
            }
        }
        return sharedInstance;
    }

3. 这是很常见的写法。不过，在GCD推出后，有个dispatch_once方法，可以使单例的实现更加容易，dispatch_once的函数原型如下：

    void dispatch_once(dispatch_once_t *predicate, dispatch_block_t block);

   我们可以看到这个函数接收一个dispatch_once_t的参数，还有一个块参数。对于一个给定的predicate 来说，该函数会保证相关的块必定会执行，而且只执行一次，最重要的是——这个方法是完全线程安全的。需要 注意的是，对于只需要执行一次的块来说，传入的predicate必须是完全相同的，所以predicate常常会用 static或者global来修饰。

    + (id)sharedInstance {
        static testClass *sharedInstance = nil;
        static dispatch_once_t once;
        dispatch_once(&once, ^{
            sharedInstance = [[self alloc] init];
        });
        return sharedInstance;
    }

4. 我们知道，创建对象的步骤分为申请内存(alloc)、初始化(init)这两个步骤，我们要确保对象的唯一性，因此在第一步这个阶段我们就要拦截它。当我们调用alloc方法时，OC内部会调用allocWithZone这个方法来申请内存，我们重写这个方法，然后在这个方法中调用shareInstance方法返回单例对象，这样就可以达到我们的目的。拷贝对象也是同样的原理，重写copyWithZone方法，然后在这个方法中调用shareInstance方法返回单例对象。

下面来看看两组例子：

一般写法：

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface SingleClass : NSObject

+(instancetype) shareInstance ;

@end

#import "SingleClass.h"

@implementation SingleClass

static SingleClass *_sharedInstance = nil;

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

    return _sharedInstance ;
}

@end

具体使用，ViewController:

#import "ViewController.h"
#import "SingleClass.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    NSLog(@"开始《《《");
    SingleClass *obj1 = [SingleClass shareInstance] ;
    NSLog(@"obj1 = %@.", obj1) ;

    SingleClass *obj2 = [SingleClass shareInstance] ;
    NSLog(@"obj2 = %@.", obj2) ;

    SingleClass *obj3 = [[SingleClass alloc] init] ;
    NSLog(@"obj3 = %@.", obj3) ;

    NSLog(@"结束》》》");
}

@end

输出结果为 :

2016-04-11 15:49:29.494 aotulayoutDemo[7267:202275] 开始《《《
2016-04-11 15:49:29.495 aotulayoutDemo[7267:202275] obj1 = <SingleClass: 0x7f901142d660>.
2016-04-11 15:49:29.495 aotulayoutDemo[7267:202275] obj2 = <SingleClass: 0x7f901142d660>.
2016-04-11 15:49:29.495 aotulayoutDemo[7267:202275] obj3 = <SingleClass: 0x7f901160e3a0>.
2016-04-11 15:49:29.495 aotulayoutDemo[7267:202275] 结束》》》

在这里可以看到，当我们调用shareInstance方法时获取到的对象是相同的，但是当我们通过alloc和init来构造对象的时候，得到的对象却是不一样的。我们通过不同的途径得到不同的对象，显然是不行的。我们必须要确保对象的唯一性，所以我们就需要封锁用户通过alloc和init以及copy来构造对象这条道路。

下面来看看严谨的写法：

#import "Singleton.h"

@implementation Singleton

static Singleton* _instance = nil;

+(instancetype) shareInstance
{
    static dispatch_once_t onceToken ;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[super allocWithZone:NULL] init] ;
    }) ;

    return _instance ;
}

+(id) allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    return [Singleton shareInstance] ;
}

-(id) copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    return [Singleton shareInstance] ;
}

@end

再看看效果如何，ViewController:

#import "ViewController.h"
#import "SingleClass.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    NSLog(@"开始《《《");
    SingleClass *obj1 = [SingleClass shareInstance] ;
    NSLog(@"obj1 = %@.", obj1) ;

    SingleClass *obj2 = [SingleClass shareInstance] ;
    NSLog(@"obj2 = %@.", obj2) ;

    SingleClass *obj3 = [[SingleClass alloc] init] ;
    NSLog(@"obj3 = %@.", obj3) ;

    SingleClass* obj4 = [[SingleClass alloc] init] ;
    NSLog(@"obj4 = %@.", [obj4 copy]) ;

    NSLog(@"结束》》》");
}

@end

输出结果：

2016-04-11 15:56:27.261 aotulayoutDemo[7373:205889] 开始《《《
2016-04-11 15:56:27.263 aotulayoutDemo[7373:205889] obj1 = <SingleClass: 0x7fd9e261d690>.
2016-04-11 15:56:27.263 aotulayoutDemo[7373:205889] obj2 = <SingleClass: 0x7fd9e261d690>.
2016-04-11 15:56:27.264 aotulayoutDemo[7373:205889] obj3 = <SingleClass: 0x7fd9e261d690>.
2016-04-11 15:56:27.264 aotulayoutDemo[7373:205889] obj4 = <SingleClass: 0x7fd9e261d690>.
2016-04-11 15:56:27.264 aotulayoutDemo[7373:205889] 结束》》》

这里我们可以看到，获取到的对象都是一样的了。

文／Jingege（简书作者）
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