[设计模式]之三:单例模式

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需求情景

还是试想一个情景：现在有一个自定义对话框。当主界面上的按钮被点击后，弹出对话框。
一般的设计思路是这样的：

- (void)onBtnClicked {
	MyPopupView *popup = [[MyPopupView alloc] init];
	[self.view addSubview: popup];
	[popup show];
}

假设这个对话框可以保存一些状态，比如上次输入的内容之类的信息，那我们就需要保证这个实例唯一，也就是第一次使用的时候创建一次实例，之后都使用这个实例。

MyPopupView *popup;

- (void)onBtnClicked {
	if (nil == popup) {
		popup = [[MyPopupView alloc] init];
		[self.view addSubview: popup];
	}
	[popup show];
}

看到这里，应该就能发现，对于这个自定义的对话框，我每次调用的时候都要去判断我需要的实例是否存在。而且例子中逻辑判断很简单，真正写的时候情况也许会更复杂，这也就意味着我每次用它都要写很多重复的代码，而这些代码仅仅是为了保证这个类只有一个实例。

所以对于这类情形，最好能有一个办法让类本身去控制自己只有一个实例，而不是让调用者每次都操心它。

但是类都有一个构造方法，即使不写它也会有一个默认的构造方法供外部调用，像Java的话，可以直接将构造方法改为私有，不给外部new出实例。对于Objective-C似乎并不能阻止你alloc一个实例对象，当然这并不是关键。下面才是。

单例模式

单例模式，保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点

也就是说让类自身来负责保存它的唯一实例，保证没有其他实例被创建，并且提供一个访问该实例的方法。

所以关键点就是首先在类中创建一个静态全局变量，用来保存当前类的实例。然后创建一个获取该实例的类方法，在该方法中生成实例并保证其唯一即可。

///.h
@interface MyManager : NSObject {
  NSString *someProperty;
}

@property (nonatomic, retain) NSString *someProperty;

+ (instancetype)sharedManager;

@end
///.m
@implementation MyManager

@synthesize someProperty;

+ (instancetype)sharedManager {
  static MyManager *sharedMyManager = nil;
  if (nil == sharedMyManager)
    sharedMyManager = [[self alloc] init];
  return sharedMyManager;
}

- (instancetype)init {
  if (self = [super init]) {
    someProperty = @"Default Property Value";
  }
  return self;
}
@end
///main
MyManager *manager1 = [[MyManager alloc] init];
MyManager *manager2 = [MyManager sharedManager];
MyManager *manager3 = [MyManager sharedManager];
NSLog(@"manager1 %p", manager1);
NSLog(@"manager2 %p", manager2);
NSLog(@"manager3 %p", manager3);
NSLog(@"Instance property: %@", manager2.someProperty);
manager2.someProperty = @"Changed By manager2";
NSLog(@"Instance property: %@", manager3.someProperty);

通过程序，可以看到，创建了

static MyManager *sharedMyManager = nil;

来保存实例，然后使用

+ (instancetype)sharedManager

访问实例。

主程序输出为

manager1 0x100300080
manager2 0x1003000b0
manager3 0x1003000b0
Instance property: Default Property Value
Instance property: Changed By manager2

通过指针地址可以看到，当前类是可以通过alloc创建一个不同实例，但通过sharedManager访问获得的实例是相同的，因此属性也是一致的。

UML类图

多线程时的单例

在多线程的情况下，上面的程序就无法保证实例的唯一性，多个线程同时访问MyManager类时，调用获取实例的方法就会创建出多个实例。
所以就要对代码加锁。这个原理就不讲了，操作系统都学过的。

+ (instancetype)sharedManager {
  static MyManager *sharedMyManager = nil;
  //使用GCD
  static dispatch_once_t onceToken;
  dispatch_once(&onceToken, ^{
    sharedMyManager = [[self alloc] init];
  });
  //非GCD
  @synchronized(self) {
    if (nil == sharedMyManager)
      sharedMyManager = [[self alloc] init];
  }
    return sharedMyManager;
}

Swift版本

class MyManager {
    static private var onceToken: dispatch_once_t = 0
    static private var sharedMyManager: MyManager? = nil
    static func sharedMyManager() -> MyManager {
        dispatch_once(&onceToken) {
            sharedMyManager = MyManager()
        }
        return sharedMyManager!
    }
    private init() {} //私有化构造方法  外部无法构造
}

let single1 = MyManager.sharedMyManager()
let single2 = MyManager.sharedMyManager()
unsafeAddressOf(single1)
unsafeAddressOf(single2)

单例模式的好处

• 可以保证唯一的实例
• 严格控制他人怎样访问与何时访问
• 方便共享状态

参考
Singletons in Objective-C