單例模式,由于其簡單好用容易理解、同時在出問題時也容易定位的特點，在開發(fā)中經(jīng)常用到的一個設(shè)計模式，本文主要分享我在自己的代碼中是如何使用單例模式的。

1、什么是單例模式

單例模式的定義

簡單的來說，一個單例類，在整個程序中只有一個實例，并且提供一個類方法供全局調(diào)用，在編譯時初始化這個類，然后一直保存在內(nèi)存中，到程序（APP）退出時由系統(tǒng)自動釋放這部分內(nèi)存。

系統(tǒng)為我們提供的單例類有哪些？

UIApplication(應(yīng)用程序?qū)嵗?
NSNotificationCenter(消息中心類)
NSFileManager(文件管理類)
NSUserDefaults(應(yīng)用程序設(shè)置)
NSURLCache(請求緩存類)
NSHTTPCookieStorage(應(yīng)用程序cookies池)

在哪些地方會用到單例模式

一般在我的程序中，經(jīng)常調(diào)用的類，如工具類、公共跳轉(zhuǎn)類等，我都會采用單例模式；

重復(fù)初始化單例類會怎樣？

請看下面的例子，我在我的工程中，初始化一次UIApplication,

  [[UIApplication alloc]init];

最后運行的結(jié)果是，程序直接崩潰，并報了下面的錯，

Terminating app due to uncaught exception 'NSInternalInconsistencyException', reason: 'There can only be one UIApplication instance.'

初始化

所以，由此可以確定，一個單例類只能初始化一次。

2、單例類的生命周期

單例實例在存儲器的中位置

請看下面的表格展示了程序中中不同的變量在手機(jī)存儲器中的存儲位置；

在程序中，一個單例類在程序中只能初始化一次，為了保證在使用中始終都是存在的，所以單例是在存儲器的全局區(qū)域，在編譯時分配內(nèi)存，只要程序還在運行就會一直占用內(nèi)存，在APP結(jié)束后由系統(tǒng)釋放這部分內(nèi)存內(nèi)存。

3、新建一個單例類

（1）、單例模式的創(chuàng)建方式；

同步鎖 ：NSLock

@synchronized(self) {}

信號量控制并發(fā)：dispatch_semaphore_t 

條件鎖：NSConditionLock

dispatch_once_t

考慮數(shù)據(jù)和線程問題，蘋果官方推薦開發(fā)者使用dispatch_once_t來創(chuàng)建單例，那么我就采用dispatch_once_t方法來創(chuàng)建一個單例，類名為OneTimeClass。

static OneTimeClass *__onetimeClass;
+ (OneTimeClass *)sharedOneTimeClass {
static dispatch_once_t oneToken;

    dispatch_once(&oneToken, ^{

        __onetimeClass = [[OneTimeClass alloc]init];

    });
    return __onetimeClass;
}

4、單例模式的優(yōu)缺點

先說優(yōu)點：

（1）、在整個程序中只會實例化一次，所以在程序如果出了問題，可以快速的定位問題所在；
（2）、由于在整個程序中只存在一個對象，節(jié)省了系統(tǒng)內(nèi)存資源，提高了程序的運行效率；

再說缺點

（1）、不能被繼承，不能有子類；

（2）、不易被重寫或擴(kuò)展（可以使用分類）；

（3）、同時，由于單例對象只要程序在運行中就會一直占用系統(tǒng)內(nèi)存，該對象在閑置時并不能銷毀，在閑置時也消耗了系統(tǒng)內(nèi)存資源；

5、單例模式詳解

（1）、重寫單例類的alloc方法保證這個類只會被初始化一次

我在viewDidLoad方法中調(diào)用單例類的alloc和init方法：

[[OneTimeClass alloc]init];

此時只是報黃點，但是并沒有報錯，Run程序也可以成功，這樣的話，就不符合我們最開始使用單例模式的初衷來，這個類也可以隨便初始化類，為什么呢？因為我們并沒有獲取OneTimeClass類的使用實例，改進(jìn)代碼：

[OneTimeClass sharedOneTimeClass];
 [[OneTimeClass alloc]init];

這是改進(jìn)后的，但是在多人開發(fā)時，還是沒辦法保證，我們會先調(diào)用alloc方法，這樣我們就沒辦法控制了，但是我們控制OneTimeClass類，此時我們可以重寫OneTimeClass類的alloc方法,此處在重寫alloc方法的處理可以采用斷言或者系統(tǒng)為開發(fā)者提供的NSException類來告訴其他的同事這個類是單例類，不能多次初始化。

//斷言
+ (instancetype)alloc {
  NSCAssert(!__onetimeClass, @"OneTimeClass類只能初始化一次");
  return [super alloc];
}

//NSException
+ (instancetype)alloc {
   //如果已經(jīng)初始化了
    if (__onetimeClass) {
      NSException *exception = [NSException exceptionWithName:@"提示" reason:@"OneTimeClass類只能初始化一次" userInfo:nil];
      [exception raise];
   }
 return [super alloc];
}

此時在run一次，可以看到程序直接崩到main函數(shù)上了，并按照我之前給的提示報錯。

初始化

但是，如果我們的程序直接就崩潰了，這樣的做法與開發(fā)者開發(fā)APP的初衷是不是又相悖了，作為一個程序員的目的要給用戶一個交互友好的APP，而不是一點小問題就崩潰，當(dāng)然咯，如果想和測試的妹紙多交流交流，那就。。。。。
對于這種情況，可以用到NSObect類提供的load方法和initialize方法來控制，
這兩個方法的調(diào)用時機(jī)：

load方法是在整個文件被加載到運行時，在main函數(shù)調(diào)用之前調(diào)用；

initialize方法是在該類第一次調(diào)用該類時調(diào)用；

為了驗證load方法和initialize方法的調(diào)用時機(jī)，我在 Main函數(shù)中打?。?/p>

printf("\n\n\n\nmain()");

在OneTimeClass類的load方法中打印：

+ (void)load {
    printf("\n\nOneTimeClass load()");
}

在OneTimeClass類的initialize方法中打?。?/p>

+ (void)initialize {
    printf("\n\nOneTimeClass initialize()");
}

運行程序，最后的結(jié)果是，load方法先打印出來，所以可以確定的是load的確是在在main函數(shù)調(diào)用之前調(diào)用的。

load和initialize

這樣的話，如果我在單例類的load方法或者initialize方法中初始化這個類，是不是就保證了這個類在整個程序中調(diào)用一次呢？

+ (void)load {
  printf("\n\nOneTimeClass load()");
}
+ (void)initialize {
  printf("\nOneTimeClass initialize()\n\n\n");
  [OneTimeClass sharedOneTimeClass];
}

這樣就可以保證sharedOneTimeClass方法是最早調(diào)用的。同時，再次對alloc方法修改，無論在何時調(diào)用OneTimeClass已經(jīng)初始化了，如果再次調(diào)用alloc可直接返回__onetimeClass實例。

+ (instancetype)alloc {
 if (__onetimeClass) {
        return  __onetimeClass;
    }
 return [super alloc];
}

最后在ViewController中打印調(diào)用OneTimeClass的sharedOneTimeClass和alloc方法，可以看到Log出來的內(nèi)存地址是相同的，這就說明此時我的OneTimeClass類就只初始化了一次。

   OneTimeClass *onetime1 = [OneTimeClass sharedOneTimeClass];
    NSLog(@"shared:============%@",onetime1);
    OneTimeClass *onetime2 = [[OneTimeClass alloc] init];
    NSLog(@"new:============%@",onetime2);

內(nèi)存地址

（2）、對new、copy、mutableCopy的處理

方案一：重寫這幾個方法，當(dāng)調(diào)用時提示或者返回OneTimeClass類實例，請參考alloc方法的處理；

方案二：直接禁用這個方法，禁止調(diào)用這幾個方法，否則就報錯，編譯不過；

+(instancetype) new __attribute__((unavailable("OneTimeClass類只能初始化一次")));
-(instancetype) copy __attribute__((unavailable("OneTimeClass類只能初始化一次")));
-(instancetype) mutableCopy  __attribute__((unavailable("OneTimeClass類只能初始化一次")));

此時我在viewDidLoad中調(diào)用new，然后Build,編譯器會直接給出錯誤警告，如下圖：

OneTimeClass類只能初始化一次

這樣就解決了單例類被多次初始化的問題；

（3）、分類Category的使用

如果在程序中某個模塊的業(yè)務(wù)邏輯比較多，此時可以選擇分類Category的方式，這樣做的好處是：
（1）、減少Controller代碼行數(shù)，使代碼邏輯更清晰；
（2）、把同一個功能業(yè)務(wù)區(qū)分開，利于后期的維護(hù)；
（3）、遇到BUG能快速定位到相關(guān)代碼；
原則上分類Category只能增加和實現(xiàn)方法，而不能增加屬性，此處請參考美團(tuán)技術(shù)團(tuán)隊的博客:深入理解Objective-C：Category

例如，在我們的APP中，用到了Socket技術(shù)，我在客戶端Socket部分的代碼使用了單例模式。由于和服務(wù)器的交互比較多，此時采用分類Category的方式，把Socket異常處理，給服務(wù)器發(fā)送的協(xié)議，和接受到服務(wù)器的協(xié)議 用三個分類Category來實現(xiàn)。在以后的維護(hù)中如果業(yè)務(wù)復(fù)雜度增加，或者加了新的業(yè)務(wù)或功能，可繼續(xù)新建一個分類。這樣既不影響之前的代碼，同時又可以保證新的代碼邏輯清晰。

以上是我在單例模式使用上的一些總結(jié)，如果有錯誤的地方，請指出。

本文demo：戳這里
本文參考：細(xì)說@synchronized和dispatch_once