iOS开发——单例的实现、使用与架构

       单例在我们开发中是最常用的设计模式，在iOS中也是如此。单例可以保证某个类的实例在程序中是唯一的，便于进行资源和数据的共享。使用的设计原则是单一职责原则。我们来看看在iOS中本身自带的类或者方法哪些使用了单例的模式：

（1）UIAccelerometer类和sharedAccelerometer方法，一般如果方法名中有shared这样的词，就可以认为这是一个可以整个应用程序共享的实例变量，一般是使用了单例。

（2）UIApplication类和sharedApplication方法，我们一般使用该方法来创建全局变量。

（3）NSBundle类和mainBundle方法。

（4）NSFileManager类和defaultManager方法。

（5）NSNotificationCenter类和defaultManager方法。其中NSNotificationCenter也实现了观察者模式。

（6）NSUserDefaults类和defaultUser方法。

示例代码上传至：https://github.com/chenyufeng1991/iOS-Singleton   。

【单例实现】

（1）新建一个普通的类，假设名字为Singleton.   在Singleton.h中声明一个类方法，到时候使用该类方法（注意：一定是类方法，而不是实例方法）可以创建该类的唯一的一个实例：

#import <Foundation/Foundation.h>@class Singleton;@interface Singleton : NSObject// "+" 表示类的方法，由类调用+(Singleton *)sharedInstance;@end

（2）在Singleton.m中需要实现sharedInstance方法和你其他的业务逻辑：

#import "Singleton.h"// 用static声明一个类的静态实例；static Singleton *_sharedInstance = nil;@implementation Singleton/** *  1.使用类方法生成这个类唯一的实例； */+(Singleton *)sharedInstance{    if (!_sharedInstance) {        _sharedInstance =[[self alloc]init];    }    return _sharedInstance;}@end

注意：一定要声明一个static的静态变量。以后创建类的唯一实例就使用sharedInstance方法，而不是使用alloc ,init.

（3）我们使用一个简单的demo来演示一下单例：

#import "RootVC.h"#import "Singleton.h"@interface RootVC ()@end@implementation RootVC- (void)viewDidLoad{  [super viewDidLoad];  [self testSigleTon];}-(void)testSigleTon{  //单例的结果就是，调用类方法，只返回一个共有的对象  /**   *  single和single2是同一个对象；   因为返回的数据是一个静态变量，全局唯一；   */  Singleton *single = [Singleton sharedInstance];  Singleton *single2 = [Singleton sharedInstance];  if (single == single2) {    NSLog(@"single == single2");  }  NSLog(@"single地址：%@",single);  NSLog(@"single2地址：%@",single2);}@end

（4）输出结果如下：

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      可以看到，两个对象的内存地址是一样的，表示这两个对象其实是同一个对象，单例也就实现了。这是单例最普遍也是最简单的实现方式，在项目中会经常用到，在不涉及多线程的情况下是完全正确的。但是，我们再多想一想，在多线程开发中，这种实现方式是否安全呢？那么应该如何实现。

【单例架构】

       在项目开发中，如果我们像上述实现方法一样，在每个类中都使用这样写一个方法来生成单例，会不会显得很麻烦，很冗余。这样重复在每个类中重复写代码不利于开发与架构，那么我们应该使用什么方法来进行代码抽取呢？解决方案就是使用类别(Category)。关于Category类别的简要介绍，请参考《Objective-C——类别(Category)详解》。具体的实现如下：

（1）新建一个Category，作为对NSObject类的扩展。因为NSObject类是大部分iOS类的基类，如果使用Category为NSObject增加额外方法（shareInstance方法），那么所有继承自NSObject的类都可以使用该方法。我们常用的UIViewController和UIView都是从NSObject继承的，这样就会很方便。

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（2）类别Category生成以后文件如下：
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需要在NSObject+Singleton.h头文件中对外暴露一个生成实例的方法，供其他类调用。

#import <Foundation/Foundation.h>@interface NSObject (Singleton)// "+" 表示类的方法，由类调用+ (instancetype)sharedInstance;@end

（3）在NSObject+Singleton.m中需要实现上述方法，用来生成某一个类的唯一实例。我这里使用字典来存储某一个类和该类的实例，也就是键值对的形式：键是类名，值是对象。根据类名去检索该类的对象是否已经被创建，如果检索到类名，表示已经被创建，则直接返回对象；如果没有检索到类名，则需要创建，创建完成后也存储到字典中；

#import "NSObject+Singleton.h"@implementation NSObject (Singleton)//使用可变字典存储每个类的单一实例，键为类名，值为该类的对象；//声明为静态变量，可以保存上次的值；static NSMutableDictionary *instanceDict;id instance;+ (instancetype)sharedInstance {  @synchronized(self)  {    //初始化字典；    if (instanceDict == nil) {      instanceDict = [[NSMutableDictionary alloc] init];    }    //获取类名；    NSString *className = NSStringFromClass([self class]);    if (className) {      //查找字典中该类的对象,使用类名去进行查找，可以确保一个类只被存储一次；      instance = instanceDict[className];      if (instance == nil) {        //该类的对象还没实例化，就进行初始化，并根据键值对的形式存储；        instance = [[self.class alloc] init];        [instanceDict setValue:instance forKey:className];      }else{        //该类对象已经存储在字典中，直接返回instance即可；      }    }else{      //没有获取类名，所以确保sharedInstance是一个类方法，用类进行调用；    }    return instance;  }}@end

（4）单例的category已经写完，下面将要进行测试。我这里的测试方法如下：两个界面之间进行跳转并返回，使用相同的代码生成类对象；同时新建一个Person类和StudentModel类来测试，两个类都分别继承自NSObject，里面没有任何实现，只用来创建对象。别忘了导入头文件#import "NSObject+Singleton.h".

第一个界面ViewController.m实现如下：

#import "ViewController.h"#import "NSObject+Singleton.h"#import "Person.h"#import "StudentModel.h"@interface ViewController ()@end@implementation ViewController- (void)viewDidLoad {  [super viewDidLoad];}- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated{  [super viewDidAppear:true];  //使用sharedInstance创建类对象；  ViewController *vc1 = [ViewController sharedInstance];  ViewController *vc2 = [ViewController sharedInstance];  NSLog(@"ViewController---vc1地址:%@",vc1);  NSLog(@"ViewController---vc2地址:%@",vc2);  if (vc1 == vc2) {    NSLog(@"ViewController---vc1 == vc2");  }  //循环创建5个Person对象，5个对象都相同；  for (int i = 0; i < 5; i++) {    Person *per1 = [Person sharedInstance];    NSLog(@"ViewController---per1地址：%@",per1);  }  //使用alloc创建对象，每个对象都是不同的；  for (int i = 0; i < 5; i++) {    StudentModel *stud = [[StudentModel alloc] init];    NSLog(@"ViewController---stud地址：%@",stud);  }}@end

第二个界面SecondViewController.m实现如下：

#import "SecondViewController.h"#import "NSObject+Singleton.h"#import "Person.h"#import "StudentModel.h"#import "ViewController.h"@interface SecondViewController ()@end@implementation SecondViewController/** *  在另一个界面中做同样的测试； */- (void)viewDidLoad {  [super viewDidLoad];}- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated{  [super viewDidAppear:animated];  SecondViewController *secondVc1 = [SecondViewController sharedInstance];  SecondViewController *secondVc2 = [SecondViewController sharedInstance];  NSLog(@"SecondViewController---secondVc1地址:%@",secondVc1);  NSLog(@"SecondViewController---secondVc2地址:%@",secondVc2);  if (secondVc1 == secondVc2) {    NSLog(@"SecondViewController---secondVc1 == secondVc2");  }  for (int i = 0; i < 5; i++) {    Person *per1 = [Person sharedInstance];    NSLog(@"SecondViewController---per1地址：%@",per1);  }  for (int i = 0; i < 5; i++) {    StudentModel *stud = [[StudentModel alloc] init];    NSLog(@"SecondViewController---stud地址：%@",stud);  }}/** *  返回上一界面，再次生成对象查看； * *  @param sender <#sender description#> */- (IBAction)back:(id)sender {  [self dismissViewControllerAnimated:true completion:nil];}@end

下面分别是三个步骤打印log:启动第一个界面、跳转到第二个界面、返回第一个界面。

启动第一个界面的输出：

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跳转到第二个界面的输出：

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再次返回到第一个界面的输出：

      总结，通过以上打印输出，使用sharedInstance创建单例后，无论在哪一个界面，每个类的对象是唯一的。而使用alloc创建的对象往往都是不同的。通过以上的设计，就不需要在每一个类中都去实现sharedInstance方法了。

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