iOS中单例模式解析 --3

最新推荐文章于 2025-07-25 15:04:32 发布

午夜灬玫瑰钻

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分类专栏： iOS的基本知识文章标签：设计模式 ios开发

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本文详细介绍了单例模式在iOS开发中的应用，包括其概念、使用场景及在iOS中的实现方式，如Non-ARC和ARC+GCD，并提供了具体的代码示例。

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iOS设计模式(02):单例模式

什么是单例模式？

单例模式是一个类在系统中只有一个实例对象。通过全局的一个入口点对这个实例对象进行访问。在iOS开发中，单例模式是非常有用的一种设计模式。如下图，是一个简单的例模式的UML类图。

iOS SDK中也有许多类使用了单例模式，例如，UIApplication：当程序启动的时候，会调用UIApplicationMain方法，在该方法中，会实例化一个UIApplication对象，之后在程序中的任意地方调用sharedApplication方法都将返回一个与当前应用程序相关的UIApplication实例（UIApplicationMain方法中创建的UIApplication单例）。

什么时候使用单例模式？

在程序中，单例模式经常用于只希望一个类只有一个实例，而不运行一个类还有两个以上的实例。当然，在iOS
SDK中，根据特定的需求，有些类不仅提供了单例访问的接口，还为开发者提供了实例化一个新的对象接口，例如，NSFileManager可以通过defaultManager方法返回相同的一个NSFileManager对象。如果需要新的一个NSFileManager实例对象，可以通过init方法。

iOS中单例模式的实现

iOS中单例模式的实现方式一般分为两种：Non-ARC(非ARC)和ARC+GCD。

1.Non-ARC(非ARC)
非ARC的实现方法如下所示：

BVNonARCSingleton.h
1.//
2.// BVNonARCSingleton.h
3.//
SingletonPattern
4.//
5.// Created by BeyondVincent on 13-5-9.
6.//
Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
7.//
8.

9.#import <Foundation/Foundation.h>
10.
11.@interface
BVNonARCSingleton : NSObject
12.
13.@property ( nonatomic, retain)
NSString *tempProperty;
14.+ (BVNonARCSingleton *)sharedInstance;
15.

16.@end11.@implementation BVNonARCSingleton
12.
13.static
BVNonARCSingleton *sharedInstance = nil;
14.
15.//
获取一个sharedInstance实例，如果有必要的话，实例化一个
16.+ (BVNonARCSingleton *)sharedInstance
{
17.    if (sharedInstance == nil) {
18.        sharedInstance = [[super
allocWithZone:NULL] init];
19.    }
20.
21.    return
sharedInstance;
22.}
23.
24.// 当第一次使用这个单例时，会调用这个init方法。
25.-
(id)init
26.{
27.    self = [super init];
28.
29.    if (self)
{
30.        // 通常在这里做一些相关的初始化任务
31.    }
32.
33.    return
self;
34.}
35.
36.//
这个dealloc方法永远都不会被调用--因为在程序的生命周期内容，该单例一直都存在。（所以该方法可以不用实现）
37.-(void)dealloc
38.{
39.
[super dealloc];
40.}
41.
42.//
通过返回当前的sharedInstance实例，就能防止实例化一个新的对象。
43.+ (id)allocWithZone:(NSZone*)zone
{
44.    return [[self sharedInstance] retain];
45.}
46.
47.//
同样，不希望生成单例的多个拷贝。
48.- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
49.    return
self;
50.}
51.
52.// 什么也不做——该单例并不需要一个引用计数（retain counter）
53.-
(id)retain {
54.    return self;
55.}
56.
57.//
替换掉引用计数——这样就永远都不会release这个单例。
58.- (NSUInteger)retainCount {
59.    return
NSUIntegerMax;
60.}
61.
62.// 该方法是空的——不希望用户release掉这个对象。
63.-
(oneway void)release {
64.
65.}
66.
67.//除了返回单例外，什么也不做。
68.-
(id)autorelease {
69.    return self;
70.}
71.

72.@end2.@synchronized (self)
3.{
4.    if(sharedInstance ==
nil)
5.    {
6.        sharedInstance = [[super allocWithZone:NULL]
init];
7.    }
8.}11.@interface BVARCSingleton : NSObject
12.

13.@property ( nonatomic, weak) NSString *tempProperty;
14.+
(BVARCSingleton *)sharedInstance;
15.
16.@end11.@implementation
BVARCSingleton
12.
13.+ (BVARCSingleton *)
sharedInstance
14.{
15.    static BVARCSingleton *sharedInstance = nil
;
16.    static dispatch_once_t onceToken; // 锁
17.    dispatch_once
(& onceToken, ^ {     // 最多调用一次
18.        sharedInstance = [[self
alloc] init];
19.    });
20.    return sharedInstance;
21.}
22.

23.// 当第一次使用这个单例时，会调用这个init方法。
24.- (id)init
25.{
26.    self =
[super init];
27.
28.    if (self) {
29.        //
通常在这里做一些相关的初始化任务
30.    }
31.
32.    return self;
33.}
34.

35.@end2.@synchronized (self)

BVNonARCSingleton.m
1.//
2.// BVNonARCSingleton.m
3.//
SingletonPattern
4.//
5.// Created by BeyondVincent on 13-5-9.
6.//
Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
7.//
8.

9.#import
"BVNonARCSingleton.h"
10.

实际上上面的代码苹果官网也有提供：Creating a Singleton
Instance，只不过没有给出头文件的定义。上面用非ARC实现单例的方法是线程不安全的，如果有多个线程同时调用sharedInstance方法获取一个实例，而sharedInstance方法需要花费1-2秒钟的时间，那么BVNonARCSingleton的init方法就可能会被多次调用，也就是不同线程获得的BVNonARCSingleton有可能不是同一个实例。怎么解决线程的不安全呢？答案是使用@synchronized来创建互斥锁即可。

1.//
保证在实例化的时候是线程安全的（当然，该方法不能保证该单例中所有方法的调用都是线程安全的）
2.@synchronized
(self)
3.{
4.    if(sharedInstance == nil)
5.    {
6.
sharedInstance = [[super allocWithZone:NULL] init];
7.
}
8.}

通过上面的代码就能保存线程安全。
1.<span
style="font-family: Georgia, 'Times New Roman', 'Bitstream Charter', Times,
serif; font-size: 13px; line-height:
19px;">提醒：在iOS中，一般不建议使用非ARC来实现单例模式。更好的方法是使用ARC+GCD来实现。</span>

2.ARC+GCD
通过ARC+GCD的方法来实现单例模式的非常简单的。下面先来看看具体实现：

BVARCSingleton.h
1.//
2.// BVARCSingleton.h
3.//
SingletonPattern
4.//
5.// Created by BeyondVincent on 13-5-9.
6.//
Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
7.//
8.

9.#import
<Foundation/Foundation.h>
10.

BVARCSingleton.m
1.//
2.// BVARCSingleton.m
3.//
SingletonPattern
4.//
5.// Created by BeyondVincent on 13-5-9.
6.//
Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved.
7.//
8.

9.#import "BVARCSingleton.h"
10.

在上面的代码中，调用Grand Central Dispatch
(GCD)中的dispatch_once方法就可以确保BVARCSingleton只被实例化一次。并且该方法是线程安全的，我们不用担心在不同的线程中，会获得不同的实例。（当然，该方法同样不能保证该单例中所有方法的调用都是线程安全的）。

当然，在ARC中，不用GCD也是可以做到线程安全的，跟之前非ARC代码中使用@synchronized一样，如下代码：
1.    //
不使用GCD，通过@synchronized
2.@synchronized (self)
3.{
4.
if(sharedInstance == nil)
5.    {
6.        sharedInstance = [[self alloc]
init];
7.
}
8.}

为了简化使用ARC+GCD来创建单例，可以定义下面这样的一个宏：
1.#define
DEFINE_SHARED_INSTANCE_USING_BLOCK(block) \
2.static dispatch_once_t
onceToken = 0; \
3.__strong static id sharedInstance = nil;
\
4.dispatch_once(&onceToken, ^{ \
5.sharedInstance = block();
\
6.}); \
7.return sharedInstance; \

实例化的实现方法如下所示：
1.+ (BVARCSingleton *) sharedInstance
2.{
3.
DEFINE_SHARED_INSTANCE_USING_BLOCK(^{
4.        return [[self alloc]
init];
5.    });
6.}

单例的使用

单例的使用方法很简单，在代码中的任意位置，如下使用即可：

在BVAppDelegate.m中添加头文件：
1.#import
"BVNonARCSingleton.h"
2.#import "BVARCSingleton.h"

如下使用方法：
1.-
(BOOL)application:(UIApplication *)application
didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions
2.{
3.
[BVNonARCSingleton sharedInstance].tempProperty = @"非ARC单例的实现";
4.
NSLog(@"%@", [BVNonARCSingleton sharedInstance].tempProperty);
5.
6.
[BVARCSingleton sharedInstance].tempProperty = @"ARC单例的实现";
7.
NSLog(@"%@", [BVARCSingleton sharedInstance].tempProperty);
8.
9.
return YES;
10.}