iOS 单例模式

1. 单例概念

单例类要保证一个类在整个应用程序只能实例化一次，并且所有使用该类的地方都是使用的同一个实例！

2.使用场景

单例对象通常应用于当一个对象需要在多个界面间进行共享的时候，因整个应用程序只有一个实例，所以也节约了内存，一般用于那些经常使用却很少改变的时候可以使用
例如：
我们在设备旋转时，使用 UIApplication 获取程序，进一步获取设备当前旋转方向。
我们进行数据存储时， [NSUserDefaults standardUserDefaults] 来设置用户偏好设置。
我们使用数据库链接类对同数据库进行操作时，需要保证操作的是同一个数据库。

在应用程序中对User封装成单例

3.伪单例

可以理解为通过我们特定的方法获取的对象才是单例对象。但是通过其他方式获得对象就不是单例对象了

单例实现步骤：

第一步：为单例对象实现一个静态实例，并初始化值为nil
第二步：检查静态实例是否为nil，是则新建并返回一个实例
第三步：重写allocWithZone方法，用来保证其他人直接使用alloc和init试图获得一个新实例的时候不会产生一个新实例，
第四步：适当实现copyWithZone,retain,retainCount,release和autorelease 等方法

伪单例实现方式：

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Singleton : NSObject

+ (instancetype)sharedInstance;

@end

#import "Singleton.h"
@implementation Singleton
// 因为实例是全局的 因此要定义为全局变量，且需要存储在静态区，不释放。不能存储在栈区。
static Singleton* _instance = nil;
+ (instancetype)sharedInstance {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[self alloc] init];
    });
    
    return _instance;
}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Singleton *obj1 = [Singleton sharedInstance];
        Singleton *obj2 = [Singleton sharedInstance];
        Singleton *obj3 = [[Singleton alloc] init];
        
        NSLog(@"obj1=%@", obj1);
        NSLog(@"obj2=%@", obj2);
        NSLog(@"obj3=%@", obj3);   
    }
    return 0;
}

执行结果截图：

结果分析：

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。
那么问题就来了，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。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，我们覆写这个方法，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，覆写copyWithZone方法，然后在这个方法中调用shareInstance方法返回单例对象。

GCD实现方式：

#import "Singleton.h"
@implementation Singleton

static Singleton* _instance = nil;
+ (instancetype)sharedInstance {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[self alloc] init];
    });
    
    return _instance;
}

// 发送alloc消息时调用
+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[super allocWithZone:zone] init];
    });
    
    return _instance;
}
// 当调用copy的时候，往往已经实例化了一个变量。这时候_instance是存在的。所以直接返回即可。
- (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    return _instance;
}

@end

执行结果截图：

单例模式继续完善：

对于以上实现模式在ARC模式下可正常工作，如果在MRC模式下还不够完善，当调用retain的时候就不能再给引用计数器加1了，当调用release方法时就不能引用计数器减1了，再ARC下还需要增加如下代码

// MRC模式
- (oneway void)release {

}

- (id)retain { 
   return self; 
}

- (NSUInteger)retainCount { 
   return 1;
}

- (id)autorelease { 
    return self;
}

互斥锁版本：

#import "Singleton.h"
@implementation Singleton
static id _instance;

+ (instancetype)sharedInstance {
    if (_instance == nil) {			// 防止频繁加锁
        @synchronized(self) {
            if (_instance == nil) {		// 防止创建多次
                _instance = [[self alloc] init];
            }
        }
    }
    return _instance;
}


/**
 *  alloc方法内部会调用这个方法
 */
+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    if (_instance == nil) {		// 防止频繁加锁
        @synchronized(self) {
            if (_instance == nil) {	// 防止创建多次
                _instance = [super allocWithZone:zone];
            }
        }
    }
    return _instance;
}

// 当调用copy的时候，往往已经实例化了一个变量。这时候_instance是存在的。所以直接返回即可。
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    return _instance;
}
@end