使用設計模式中的Singleton單例模式來開發iOS應用程序

2020-07-26 03:25:47

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供稿：網友

單例設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。當第一次載入的時候，它通常使用延時加載的方法創建單一實例。

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心一個類有多個的實例。代碼和內存都很便宜，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建一個實例。

然后你調用 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。

你需要執行這個模式來創建單例類來管理所有的專輯數據。

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容：

復制代碼代碼如下:

@interface LibraryAPI: NSObject
+ (LibraryAPI*)sharedInstance;
@end

現在打開 LibraryAPI.m 文件，在 @implentation 后面添加如下方法：

復制代碼代碼如下:

+ (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。
聲明一個靜態這是 dispatch_one_t，確保這些初始化代碼只能被執行一次。
使用 Grand Central Dispatch（GCD）執行一個 block 來初始化 LibraryAPI 實例。這是單例設計模式的關鍵所在：一個類只能被實例化一次。
接下來執行 sharedInstance，在 dispatch_once block 里的代碼是不會被執行的（當它已經被執行過一次后），它會返回之前創建的 LibraryAPI 實例。

提示：想了解更多關于 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。
你現在有一個單例對象來管理專輯了。下一步就是創建一個類用來保存你的專輯數據了。

用 iOS/Cocoa Touch/Object-C class 在 API 文件夾下創建一個新的類，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據相結合。

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

復制代碼代碼如下:

@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 來保存專輯的數據。這是一個可變數組，你可以很容易的添加和刪除專輯。

現在在 @implementation 下面添加實現代碼：

復制代碼代碼如下:

- (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。:]

現存在 PersistencyManager.m 添加下面三個方法：

復制代碼代碼如下:

- (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的語言本身是動態類型的，因此所有類都可以相互發送對方的消息。，并且Cocoa框架使用計數的內存管理方式來維護對象的內存中的生存期。
下面讓我們看一下OC當中的單例模式的寫法，首先單例模式在ARC/MRC環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環境#if _has_feature(objc_arc)

復制代碼代碼如下:

#else
//MRC
#endif

單例模式- ARC -方法一

ARC中單例模式的實現
在 .m中保留一個全局的static的實例

復制代碼代碼如下:

 static id _instance;
 //重寫allocWithZone:方法，在這里創建唯一的實例(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

復制代碼代碼如下:

    + (instancetype)sharedInstanceTool{
    @synchronized(self){
        if(_instance == nil){
            _instance = [[self alloc] init];
        }
    }
    return _instance;
}

實現copyWithZone:方法

復制代碼代碼如下:

  -(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創建，如果就會創建實例并將其返回。而之所以調用super而不是self，是因為已經在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框架中調用allocWithZone:(struct _NSZone*)zone會分配內存，引用計數會設置為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:@"應該這樣調用 [WMSingleton sharedInstance]"
                                 userInfo:nil];
    return nil;
}
//實現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指針聲明為靜態變量。當某個定義了靜態變量的方法返回時，程序不會釋放相應的變量。####singleton變量的初始值是nil,當程序第一次執行sharedInstance方法時會創建一個對象，并將新創建的對象的地址賦值給singleton變量。當徐成再次執行sharedInstance方法時，無論多少次singleton變量仍然會指向最初那個創建的對象。因為指向對象的singleton變量是強引用的，并且程序永遠不會釋放該變量，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。而現在我們開始嘗試用線程的方式來實現一個加單的單例。

復制代碼代碼如下:

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創建，如果就會創建實例并將其返回。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，線程的相關教程都會有其相關的描述。
到了這里一個簡單的單例模式基本實現完成了，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用
創建一個WMSingleton.h

復制代碼代碼如下:

// .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; /
}