IOS单例模式及单例模式的优缺点

单例模式的意思就是只有一个实例。单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。这个类称为单例类。

#import <Foundation/Foundation.h>
 
 @interface Singleton : NSObject 
 +(Singleton *) getInstance;
@end
 
 @implementation Singleton
+(Singleton *) getInstance
 { 
   static Singleton *sharedSingleton_ = nil;
   @synchronized(self){  
       if(sharedSingleton_ == nil){
          sharedSingleton_ = [NSAllocateObject([self class], 0, NULL) init];
       }
   }
   return sharedSingleton_;
 }
 
 + (id) allocWithZone:(NSZone *)zone
 {
   return [[self getInstance] retain];
 }
 
 - (id) copyWithZone:(NSZone*)zone
 {
   return self;
 }
 
 - (id) retain
 {
   return self;
 }
 
 - (NSUInteger) retainCount
 {
   return NSUIntegerMax; 
 }

//oneway用在分布式对象的API，这些API可以在不同的线程，甚至是不同的程序。oneway关键字只用在返回类型为void的消息定义中， 因为oneway是异步的，其消息预计不会立即返回。
 -(oneway void)release
 {
   [super release];
 }
 
 - (id) autorelease
 {
   return self;
 }
 
 @end

当然,ios 5以上启用ARC就简单多了：

static RootViewController* sharedRootController = nil;
 
+(RootViewController *) sharedController{
    @synchronized(self){
        if (sharedRootController == nil) {
           sharedRootController = [[self alloc] init];
        }
    }
    return  singleController;
}

单例模式的优缺点

1、时间和空间

比较上面两种写法：懒汉式是典型的时间换空间，也就是每次获取实例都会进行判断，看是否需要创建实例，浪费判断的时间。当然，如果一直没有人使用的话，那就不会创建实例，则节约内存空间。

饿汉式是典型的空间换时间，当类装载的时候就会创建类实例，不管你用不用，先创建出来，然后每次调用的时候，就不需要再判断了，节省了运行时间。

2、线程安全

（1）从线程安全性上讲，不加同步的懒汉式是线程不安全的，比如，有两个线程，一个是线程A，一个是线程B，它们同时调用getInstance方法，那就可能导致并发问题。如下示例：

public static  Singleton getInstance(){  
    if(instance == null){  
 
 
 
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
}

程序继续运行，两个线程都向前走了一步，如下：

public static  Singleton getInstance(){  
    if(instance == null){  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
}

可能有些朋友会觉得文字描述还是不够直观，再来画个图说明一下，如图5.4所示。

（点击查看大图）图5.4 懒汉式单例的线程问题示意图

通过图5.4的分解描述，明显地看出，当A、B线程并发的情况下，会创建出两个实例来，也就是单例的控制在并发情况下失效了。

（2）饿汉式是线程安全的，因为虚拟机保证只会装载一次，在装载类的时候是不会发生并发的。

（3）如何实现懒汉式的线程安全呢？

当然懒汉式也是可以实现线程安全的，只要加上synchronized即可，如下：

public static synchronized Singleton getInstance(){}

但是这样一来，会降低整个访问的速度，而且每次都要判断。那么有没有更好的方式来实现呢？

（4）双重检查加锁

可以使用"双重检查加锁"的方式来实现，就可以既实现线程安全，又能够使性能不受到很大的影响。那么什么是"双重检查加锁"机制呢？

所谓双重检查加锁机制，指的是：并不是每次进入getInstance方法都需要同步，而是先不同步，进入方法过后，先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块，这是第一重检查。进入同步块过后，再次检查实例是否存在，如果不存在，就在同步的情况下创建一个实例，这是第二重检查。这样一来，就只需要同步一次了，从而减少了多次在同步情况下进行判断所浪费的时间。

双重检查加锁机制的实现会使用一个关键字volatile，它的意思是：被volatile修饰的变量的值，将不会被本地线程缓存，所有对该变量的读写都是直接操作共享内存,从而确保多个线程能正确的处理该变量。

看看代码可能会更加清楚些。示例代码如下：

public class Singleton {  
    /**  
     * 对保存实例的变量添加volatile的修饰  
     */  
    private volatile static Singleton instance = null;  
    private Singleton(){  
    }  
    public static  Singleton getInstance(){  
        //先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块  
        if(instance == null){  
            //同步块，线程安全地创建实例  
            synchronized(Singleton.class){  
                //再次检查实例是否存在，如果不存在才真正地创建实例  
                if(instance == null){  
                    instance = new Singleton();  
                }  
            }  
        }  
        return instance;  
    }  
}

这种实现方式可以实现既线程安全地创建实例，而又不会对性能造成太大的影响。它只是在第一次创建实例的时候同步，以后就不需要同步了，从而加快了运行速度。