iOS单例模式
2016-07-12 21:54
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1 单例模式
它是一种设计模式(常见的设计模式有:观察者模式、工厂模式、门面模式等)。单例设计模式中,一个类只有一个实例,只分配一次内存空间,节约内存等,特别适合在移动端使用。实现单例的思路:
1 只能分配一次内存—-要拦截 alloc 方法
2 alloc 方法的底层是 allocWithZone 方法
3 每个类只有一个对象,需要有一个全局变量来存储这个对象
4 需要考虑线程安全
1.1 单例基本形式(ARC)–懒汉模式
1.1.1 .h文件
@interface MusicTool : NSObject //给外界快速生成单例对象使用 +(instancetype)sharedMusicTool; @end
1.1.2 .m文件
@implementation MusicTool //①定义全局静态变量,用来存储创建好的单例对象,当外界需要时,返回 static id _instance; //②实现头文件中的方法 +(instancetype)sharedMusicTool { //避免每次线程过来都加锁,首先判断一次,如果为空才会继续加锁并创建对象 if(_instance == nil) { //避免出现多个线程同时创建_instance,加锁 @synchronized(self) { //使用懒加载,确保_instance 只创建一次 if(_instance == nil) { _instance = [[self alloc]init]; } } } return _instance; } //③重写 allocWithZone:方法---内存与 sharedMusicTool方法体基本相同 +(instancetype)allocWithZone:(struct NSZone *)zone { //避免每次线程过来都加锁,首先判断一次,如果为空才会继续加锁并创建对象 if(_instance == nil) { //避免出现多个线程同时创建_instance,加锁 @synchronized(self) { //使用懒加载,确保_instance 只创建一次 if(_instance == nil) { //调用父类方法,分配空间 _instance = [super allocWithZone:zone]; } } } return _instance; } //④重写 copyWithZone:方法,避免实例对象的 copy 操作导致创建新的对象 -(instancetype)copyWithZone:(NSZone *)zone { //由于是对象方法,说明可能存在_instance对象,直接返回即可 return _instance; } @end
1.1.3 代码解释
(1)为什么全局变量要使用 static?① static修饰局部变量
* 其生命周期与全局变量相同,直到程序结束,只有一份内存空间
* 作用域不变
② static修饰全局变量
* 只有一份内存空间
* 全局变量,在其他文件中,可以通过 extern id _instance来声明,然后直接在其他文件中调用。用 static 修饰后 在其他文件不能通过 extern id _instance 声明后 引用
(2)加锁且懒加载的原理
懒加载是为了,确保整个类只有一个_instance,做到单例
加锁:多线程中,可能多个线程都发现当前的_instance==nil,那么就会同时创建对象,不符合单例的原则,所以加锁。但是加锁容易引起效率降低,不能每次线程过来就加锁,所以在加锁之前首先判断一次是否为空,不为空根本不需要创建,直接返回。为空则说明可能需要创建对象,那么再加锁。
1.2 GCD简化单例(ARC)
在allocWithZone方法和 sharedSoundTool中,每次需要判断是否为空,然后加锁,其目的是为了保证 [[self alloc]init]和[super allocWithZone:zone]代码只执行一次,那么可以使用 GCD 的一次性代码解决,另外,GCD 一次性代码是线程安全的,所以不需要我们自己来处理加锁问题。//修改 sharedSoundTool 方法 +(instancetype)sharedSoundTool { dispatch_once_t onceToken = NULL; dispatch_once(&onceToken) { _instance = [[self alloc]init]; } return _instance; } //修改 allocWithZone 方法 +(instancetype)allocWithZone:(struct NSZone *)zone { dispatch_once_t onceToken = NULL; dispatch_once(&onceToken) { _instance = [super allocWithZone:zone]; } return _instance; }
1.3 GCD 简化单例(MRC)
在 MRC 环境中,我们需要考虑如果创建出来的单例对象,被手动 release 了怎么办?所以我们在设计单例模式的时候,需要考虑这种情况。如下:* retain,单例对象创建后,全局只有一个对象,所以一定要保证 retain 后仍然是自身,且引用计数不变
* release,由于只有一个对象,被 release 后不能被释放掉,所以 release 操作需要拦截
* autorelease,与 release 一样
* retainCount,始终保证引用计数器为1
所以在 MRC 环境中,设计单例模式时,还需要重写下面四个方法
//重写 retain 方法,不作计数器加1的操作 -(instancetype)retain { return _instance; } //重写 release 方法,不做任何操作 -(void)release { } //重写 autorelease 方法,返回自身 -(instancetype)autorelease { return _instance; } //重写 retainCount 方法,返回1 -(NSUInteger)retainCount { return 1; }
1.4 饿汉模式的单例(不常用)
单例通常被分为两种模式:懒汉模式和饿汉模式。懒汉模式
当使用这个单例对象的时候,才创建对象,就是_instance 的懒加载形式。由于移动设备内存有限,所以这种方式最适合。
饿汉模式
当类第一次加载的时候,就创建单例对象,并保存在_instance 中。由于第一次加载就创建,内存从程序开始运行的时候就分配了,不适合移动设备。
load和initilized 方法
load方法
①当程序刚开始运行的时候,所有的类都会加载到内存中(不管这个类有没有使用),此时就会调用 load 方法 ②如果某种操作想要在程序运行的过程中只执行一次,那么这个操作就可以放到 load 方法中 ③基于第二点,我们的饿汉模式的单例对象创建就放在 load 方法中
initialized方法
①当类第一次被使用的时候调用(比如,调用类的方法)。 ②如果子类没有重写该方法,那么父类的initialized方法可能会被执行多次。所以饿汉模式不能使用这个方法
.h文件
@interface SoundTool():NSObejct //提供外界访问的方法 +(instancetype)sharedSoundTool; @end
.m文件
@implementation SoundTool //①定义静态全局变量 static id _instance; //②实现方法 +(instancetype)sharedSoundTool { return _instance; } //③重写load方法 +(void)load { //不需要线程安全,类加载的时候线程还没开始呢 _instance = [[self alloc]init]; } //④重写allocWithZone方法 +(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone { if(_instance == nil) { _instance = [super allocWithZone:zone]; } return _instance; } @end
1.5 ARC和MRC的适配
上面的单例的设计,分为ARC和MRC环境。MRC较ARC多了关于retain、release相关的代码。为了能够用同一份代码适配不同的环境,我们可以是用条件编译指令。#if __has_feature(objc_arc) //ARC编译环境 #else //MRC编译环境 -(instancetype)retain{return _instance;} -(void)release{} -(instancetype)autorelease{return _instance;} -(NSUIngeter)retainCount{return 1;} #endif
1.6 宏实现单例
由于单例的h文件和m文件一成不变,所以可以抽成宏定义。抽成宏定义需要注意1 宏定义后面如果要替换字符,需要用##拼接
#define SoundToolH(name) +(instancetype)shared##name; //调用宏定义SoundToolH(MusicTool)时,就相当于 +(instancetype)sharedMusicTool;
2 宏定义后边如果出现换行,需要用符号“ \ ” 来标记下一行也是宏定义的部分,但最后一行末尾不需要
#define SoundToolM(name) \ static id _instance;\ +(instancetype)shared##name\ {\ dispatch_once_t onceToken = NULL;\ dispatch_once(&onceToken)\ {\ _instance = [self alloc]init];\ }\ }
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