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,是一个单例模式的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。
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Non-ARC(非ARC)
非ARC的实现方法如下所示:
BVNonARCSingleton.h
// // BVNonARCSingleton.h // SingletonPattern // // Created by BeyondVincent on 13-5-9. // Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved. // #import <Foundation/Foundation.h> @interface BVNonARCSingleton : NSObject @property ( nonatomic, retain) NSString *tempProperty; + (BVNonARCSingleton *)sharedInstance; @end
BVNonARCSingleton.m
// // BVNonARCSingleton.m // SingletonPattern // // Created by BeyondVincent on 13-5-9. // Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved. // #import "BVNonARCSingleton.h" @implementation BVNonARCSingleton static BVNonARCSingleton *sharedInstance = nil; // 获取一个sharedInstance实例,如果有必要的话,实例化一个 + (BVNonARCSingleton *)sharedInstance { if (sharedInstance == nil) { sharedInstance = [[super allocWithZone:NULL] init]; } return sharedInstance; } // 当第一次使用这个单例时,会调用这个init方法。 - (id)init { self = [super init]; if (self) { // 通常在这里做一些相关的初始化任务 } return self; } // 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) -(void)dealloc { [super dealloc]; } // 通过返回当前的sharedInstance实例,就能防止实例化一个新的对象。 + (id)allocWithZone:(NSZone*)zone { return [[self sharedInstance] retain]; } // 同样,不希望生成单例的多个拷贝。 - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone { return self; } // 什么也不做——该单例并不需要一个引用计数(retain counter) - (id)retain { return self; } // 替换掉引用计数——这样就永远都不会release这个单例。 - (NSUInteger)retainCount { return NSUIntegerMax; } // 该方法是空的——不希望用户release掉这个对象。 - (oneway void)release { } //除了返回单例外,什么也不做。 - (id)autorelease { return self; } @end
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。
// 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) @synchronized (self) { if(sharedInstance == nil) { sharedInstance = [[super allocWithZone:NULL] init]; } }
通过上面的代码就能保存线程安全。
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。
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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
// // BVARCSingleton.h // SingletonPattern // // Created by BeyondVincent on 13-5-9. // Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved. // #import <Foundation/Foundation.h> @interface BVARCSingleton : NSObject @property ( nonatomic, weak) NSString *tempProperty; + (BVARCSingleton *)sharedInstance; @end
BVARCSingleton.m
// // BVARCSingleton.m // SingletonPattern // // Created by BeyondVincent on 13-5-9. // Copyright (c) 2013年 BeyondVincent. All rights reserved. // #import "BVARCSingleton.h" @implementation BVARCSingleton + (BVARCSingleton *) sharedInstance { static BVARCSingleton *sharedInstance = nil ; static dispatch_once_t onceToken; // 锁 dispatch_once (& onceToken, ^ { // 最多调用一次 sharedInstance = [[self alloc] init]; }); return sharedInstance; } // 当第一次使用这个单例时,会调用这个init方法。 - (id)init { self = [super init]; if (self) { // 通常在这里做一些相关的初始化任务 } return self; } @end
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:
// 不使用GCD,通过@synchronized @synchronized (self) { if(sharedInstance == nil) { sharedInstance = [[self alloc] init]; } }
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:
#define DEFINE_SHARED_INSTANCE_USING_BLOCK(block) static dispatch_once_t onceToken = 0; __strong static id sharedInstance = nil; dispatch_once(&onceToken, ^{ sharedInstance = block(); }); return sharedInstance;
实例化的实现方法如下所示:
+ (BVARCSingleton *) sharedInstance { DEFINE_SHARED_INSTANCE_USING_BLOCK(^{ return [[self alloc] init]; }); }
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:
#import "BVNonARCSingleton.h" #import "BVARCSingleton.h"
如下使用方法:
- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions { [BVNonARCSingleton sharedInstance].tempProperty = @"非ARC单例的实现"; NSLog(@"%@", [BVNonARCSingleton sharedInstance].tempProperty); [BVARCSingleton sharedInstance].tempProperty = @"ARC单例的实现"; NSLog(@"%@", [BVARCSingleton sharedInstance].tempProperty); return YES; }
运行程序,会在控制台窗口输出如下内容:
2013-05-09 16:44:07.649 SingletonPattern[5159:c07] 非ARC单例的实现 2013-05-09 16:44:33.204 SingletonPattern[5159:c07] ARC单例的实现
代码实例
本文涉及到的相关实例代码和PDF归档可以到点击下图下载:
参考
本文在写作的时候,参考了许多网上的优秀文章,包括如下:
What
Is the Singleton Pattern?(Pro Objective-C Design Patterns for iOS书中对单例模式的介绍)
ios-patterns-singleton(需翻墙,是俄文的)
Singletons
in Objective-C
Implementing
a Singleton in Objective-C / iOS
Grand
Central Dispatch (GCD) Reference(dispatch_once的介绍)
使用GCD(来自唐巧的一篇文章,对GCD总结不错)
Threading
Programming Guide(@synchronized关键字的介绍)
Cocoa
Fundamentals Guide(苹果官方给的一个非ARC单例实现)
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本文由破船原创
转载请注明出处:BeyondVincent的博客
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