iOS 单例模式 浅叙
2016-04-18 14:54
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单例模式作用
可以保证在程序运行过程中,一个类只有一个实例,而且该实例易于供外界使用从而方便地控制了实例个数,并节约系统资源
单例模式使用场合
在整个引用程序中,共享一份资源(这份资源只需要创建初始化1次,只分配一次存储空间)例如:背景音乐,音频调节器等
单例的简单使用
使用单例的目的就是为了要在程序运行过程中,共享一份资源,且这份资源只会初始化一次,只分配一次存储空间,节约系统资源;先来看一下平时我们创建对象时,内存地址的变化情况:##### 创建对象内存分配地址演示
1.这里用SJTools这个类来演示// 创建SJTools类 SJTools *tool1 = [[SJTools alloc] init]; SJTools *tool2 = [SJTools new]; SJTools *tool3 = [[SJTools alloc] init]; NSLog(@"\ntool1%@:\ntool2%@:\ntool3%@:",tool1, tool2, tool3);
执行结果:从打印的内存地址可以看出——每次创建同一个类,都会分配新的内存地址,这在某些场合是没有必要的(比如播放音乐,一般我们不会有在同一个播放器同时播放多首歌的情况出现),而且系统的资源是有限的,特别是移动设备,所以前辈们总结出新的模式——单例
##### 单例创建演示
1.这里依旧使用SJTools这个类演示现在我们的目的是类无论创建多少次,都
只分配一次存储空间,而分配存储空间的操作是在
alloc:中执行,所以我们要重写类中的
alloc:类方法
那么我们通过以下几种思路来实现单例
+ (instancetype)alloc + (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
在重写
alloc:过程中,我们发现有个
allocWithZone:方法,这个和
alloc:方法有什么区别呢?——其实,
alloc:方法内部最终会去调用
allocWithZone:方法来分配存储空间,所以为了能更深层控制,我们放弃重写
alloc:方法,直接重写
allocWithZone:方法。
思路一(ARC模式下单例模式的实现)
1.因为是类方法,且不想外面获取到这个变量,所以我们先定义一个静态变量// 声明一个静态变量(不然外界获取到) static SJTools *_instance;
1.2 重写
allocWithZone:方法
1.2.1 第一种方式 —— 懒加载
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone { // 考虑到使用时可能在多条线程同时执行此方法任务,那么就可能引发线程安全问题,所以我们需要对线程进行加锁操作 @synchronized(self) { if (_instance == nil) { // 如果为nil就执行以下操作 _instance = [super allocWithZone:zone]; } } return _instance; }
1.2.2 第二种方式 —— GCD一次性代码
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone { // 我们也可以使用GCD提供给我们的一次性代码函数来实现,因为它本身就是线程安全的 static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ _instance = [super allocWithZone:zone]; }); return _instance; }
到这里,简单的单例就实现了,但是还有一些问题需要解决,先不管,先Run来试一下是不是管用
执行结果:从结果可以看出,确实所有创建的操作只分配了一次内存
为了让我们的单例严谨一点,我们还要考虑copy这种情况,所以我们还要重写copy和mutableCopy
1.1 要重写copy和mutableCopy方法,必须先遵守协议
@interface SJTools()<NSCopying, NSMutableCopying>
1.2 重写copy和mutableCopy方法
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone { // 直接返回变量即可,因为只有创建了对象,才能使用copy方法 return _instance; } - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone { return _instance; }
为了供外界方便访问,我们还需要提供相应的调用方法,一般我们会提供给外界一个类方法供外界使用,这也牵扯到命名的问题,怎样命名才规范,这里顺便提一下
一般常见的命名形式有这几种 —— share 、share + 类名 、default、default + 类名
优点:
减少沟通成本
方便外界访问
1.在.h文件中声明
/** * 获取单例对象 */ + (instancetype)shareSJTools;
2.在.m文件中实现
+ (instancetype)shareSJTools { // 返回实例对象 return [[self alloc] init]; }
到这来我们的单例模式就实现了,但是上面的方式在MRC环境下就不好用了,那有没有同时在ARC和MRC中都可使用的方法呢?下面我们就来解决这样的问题。
思路二(MRC下单例模式的实现)
首先,需要MRC的环境,需要先修改一下XCode配置接下来需要修改下前面创建对象的代码,让其符合MRC规则,并运行
// 创建SJTools类 SJTools *tool1 = [[SJTools alloc] init]; [tool1 release]; SJTools *tool2 = [SJTools new]; [tool2 release]; SJTools *tool3 = [[SJTools alloc] init]; [tool3 release]; NSLog(@"\ntool1%@:\ntool2%@:\ntool3%@:",tool1, tool2, tool3);
执行结果:编译器提示我们消息发送给已经释放的对象,这是因为我们在创建对象后,对其进行了release操作,这样对象的计数器为0,系统就将会其释放,所以在设计单例时我们还需要考虑MRC的环境。
因为单例的生命周期是从被创建的那一刻起,到程序运行结束,也就是说,我们可以不用理会MRC中的规则,但是又不想破坏使用者的使用习惯,那么我们可以在类中重写
retain,
release,
retainCount方法,使其不受外界影响。
- (oneway void)release { // 因为我们不理会MRC规则,所以在release方法中可以什么都不做 } - (instancetype)retain { // 因为retain方法要求返回一个instancetype返回值,我们直接返回变量 return _instance; } - (NSUInteger)retainCount { // 在之前的一些早期的MRC项目中发现,单例中普遍会直接给retaiCount一个MAXFLOAT作为返回值,这样做应该是为了让外界认为这个类是单例,进一步减少沟通成本 return MAXFLOAT; }
执行结果:这样程序就能正常运行了
为了让单例在
ARC和
MRC模式下都能愉快使用,我们可以使用宏来判断当前系统环境,并做出对应处理
#ifdef __has_feature(objc_arc)
// ARC环境
#else
// MRC环境
- (oneway void)release { // 因为我们不理会MRC规则,所以在release方法中可以什么都不做 } - (instancetype)retain { // 因为retain方法要求返回一个instancetype返回值,我们直接返回变量 return _instance; } - (NSUInteger)retainCount { // 在之前的一些早期的MRC项目中发现,单例中普遍会直接给retaiCount一个MAXFLOAT作为返回值,这样做应该是为了让外界认为这个类是单例,进一步减少沟通成本 return MAXFLOAT; }
#endif
到此,我们的单例就可以欢快地使用了。
单例模式使用注意
单例是不可继承的,我们可以来演示一下首先,新建一个
SJNewTools类,并让他继承
SJTools,然后打印一下创建SJTools对象和SJNewTools对象后的内存地址
// 创建SJTools类 SJTools *tool1 = [SJTools shareSJTools]; // 创建SJNewTools类 SJNewTools *newTool1 = [SJNewTools shareSJTools]; NSLog(@"\ntool1%@:\nnewTool1%@:\n",tool1, newTool1);
执行结果:打印出来的内存地址是相同的,而且他们的真实类型都是
SJTools
为什么会这样?
其实是因为
alloc:方法内部会调用
allocWithZone:方法,在
allocWithZone:内会对_instance这个变量进行初始化,给它分配存储空间;在这个阶段的时候,系统会去判断这个变量的真实类型,因为当前变量的类型是SJTools类型,所以_instance变量就是SJTools类型,后面SJNewTools继承了SJTools,但是内部使用的是同一个变量,就造成了上面的情况,所以,单例是不能继承的。
懒人福音 —— 单例的复用
在开发中,一般出现像这样可能复用的代码,而又不能继承的方式,那简直对我们这种懒人的晴天霹雳!难道每次要使用单例都要敲着这样一大串恶心的代码么?其实,我们还可以用宏来解决这样的事情嘛O(∩_∩)O
首先,因为单例可以分为2部分,一部分是.h文件,一部分是.m文件,所以,宏要分开来写 —— 先创建一个.h文件
Singleton.h文件
1.因为我们在只需要提供一个方法给外界使用,而且为了让其用起来更加清晰,我们给其加入参数
宏内怎么接收和使用参数呢?
格式:
#define 宏名(参数名) ##参数名
#define SingletonH(name) +(instancetype)share##name;
2.将之前我们在SJTools类的.m文件所做的操作拷贝过来,但会发现除了第一行以外的所有代码段都是没有列入宏的范围内(颜色不同);这时候需要使用""符来进行连接,同样,我们要让外界传入参数来改变方法名,让其与.h文件相对应;同时变量的类型直接修改为
id类型即可。
#define SingletonW(name) static id _instance;\ \ + (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone\ {\ static dispatch_once_t onceToken;\ dispatch_once(&onceToken, ^{\ _instance = [super allocWithZone:zone];\ });\ \ return _instance;\ }\ \ + (instancetype)share##name\ {\ return [[self alloc] init];\ }\ \ - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone\ {\ return _instance;\ }\ \ - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone\ {\ return _instance;\ }
这样宏就已经做好了,我们只需要在要使用单例的类中先引入头文件,然后在.h文件中这样使用
#import <Foundation/Foundation.h> #import "Singleton.h" @interface SJTools : NSObject SingletonH(SJTools) @end
.m文件中这样使用就可以了
@implementation SJTools SingletonW(SJTools) @end
为了使我们的宏能同时ARC和MRC,我们需要将宏判断部分也加入到单例宏中,但是宏判断是不能内嵌的,所以只能先判断环境,再分别进行相应操作
#define SingletonH(name) +(instancetype)share##name; #if __has_feature(objc_arc) // ARC环境 #define SingletonW(name) static id _instance;\ + (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone\ {\ static dispatch_once_t onceToken;\ dispatch_once(&onceToken, ^{\ _instance = [super allocWithZone:zone];\ });\ \ return _instance;\ }\ + (instancetype)share##name\ {\ return [[self alloc] init];\ }\ - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone\ {\ return _instance;\ }\ - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone\ {\ return _instance;\ } #else // MRC环境 #define SingletonW(name) static id _instance;\ + (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone\ {\ static dispatch_once_t onceToken;\ dispatch_once(&onceToken, ^{\ _instance = [super allocWithZone:zone];\ });\ \ return _instance;\ }\ + (instancetype)share##name\ {\ return [[self alloc] init];\ }\ - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone\ {\ return _instance;\ }\ - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone\ {\ return _instance;\ }\ - (oneway void)release\ {\ }\ - (instancetype)retain\ {\ return _instance;\ }\ - (NSUInteger)retainCount\ {\ return MAXFLOAT;\ } #endif
好了,这样我们的单例宏就完成了,只要在需要的项目中导入这个宏,然后在需要的地方使用宏就可以了!
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