iOS开发——单例的实现、使用与架构

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     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：

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 print ?

1. #import <Foundation/Foundation.h>  
2.   
3. @class Singleton;  
4.   
5. @interface Singleton : NSObject  
6. // "+" 表示类的方法，由类调用  
7. +(Singleton *)sharedInstance;  
8.   
9. @end  

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

[objc]  view plain  copy

 print ?

1. #import "Singleton.h"  
2.   
3. // 用static声明一个类的静态实例；  
4. static Singleton *_sharedInstance = nil;  
5.   
6. @implementation Singleton  
7.   
8. /** 
9.  *  1.使用类方法生成这个类唯一的实例； 
10.  */  
11. +(Singleton *)sharedInstance{  
12.     if (!_sharedInstance) {  
13.         _sharedInstance =[[self alloc]init];  
14.     }  
15.     return _sharedInstance;  
16. }  
17.   
18. @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：

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 print ?

1. #import "RootVC.h"  
2. #import "Singleton.h"  
3.   
4. @interface RootVC ()  
5.   
6. @end  
7.   
8. @implementation RootVC  
9.   
10. - (void)viewDidLoad  
11. {  
12.   [super viewDidLoad];  
13.   
14.   [self testSigleTon];  
15. }  
16.   
17. -(void)testSigleTon  
18. {  
19.   //单例的结果就是，调用类方法，只返回一个共有的对象  
20.   /** 
21.    *  single和single2是同一个对象； 
22.    因为返回的数据是一个静态变量，全局唯一； 
23.    */  
24.   Singleton *single = [Singleton sharedInstance];  
25.   Singleton *single2 = [Singleton sharedInstance];  
26.   
27.   if (single == single2) {  
28.     NSLog(@"single == single2");  
29.   }  
30.   
31.   NSLog(@"single地址：%@",single);  
32.   NSLog(@"single2地址：%@",single2);  
33.   
34.   
35. }  
36.   
37. @end  

（4）输出结果如下：

。

      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。

。

（2）类别Category生成以后文件如下：
。

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。

[objc]  view plain  copy

 print ?

1. #import <Foundation/Foundation.h>  
2.   
3. @interface NSObject (Singleton)  
4.   
5. // "+" 表示类的方法，由类调用  
6. + (instancetype)sharedInstance;  
7.   
8. @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；

[objc]  view plain  copy

 print ?

1. #import "NSObject+Singleton.h"  
2.   
3. @implementation NSObject (Singleton)  
4.   
5. //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；  
6. //声明为静态变量，可以保存上次的值；  
7. static NSMutableDictionary *instanceDict;  
8. id instance;  
9.   
10. + (instancetype)sharedInstance {  
11.   @synchronized(self)  
12.   {  
13.     //初始化字典；  
14.     if (instanceDict == nil) {  
15.       instanceDict = [[NSMutableDictionary alloc] init];  
16.     }  
17.   
18.     //获取类名；  
19.     NSString *className = NSStringFromClass([self class]);  
20.     if (className) {  
21.       //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；  
22.       instance = instanceDict[className];  
23.       if (instance == nil) {  
24.         //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；  
25.         instance = [[self.class alloc] init];  
26.         [instanceDict setValue:instance forKey:className];  
27.       }else{  
28.         //该类对象已经存储在字典中，直接返回instance即可；  
29.       }  
30.     }else{  
31.       //没有获取类名，所以确保sharedInstance是一个类方法，用类进行调用；  
32.     }  
33.   
34.     return instance;  
35.   }  
36. }  
37. @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：

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1. #import "ViewController.h"  
2. #import "NSObject+Singleton.h"  
3. #import "Person.h"  
4. #import "StudentModel.h"  
5.   
6. @interface ViewController ()  
7.   
8. @end  
9.   
10. @implementation ViewController  
11.   
12. - (void)viewDidLoad {  
13.   [super viewDidLoad];  
14.   
15. }  
16.   
17. - (void)viewDidAppear:(BOOL)animated{  
18.   
19.   [super viewDidAppear:true];  
20.   
21.   //使用sharedInstance创建类对象；  
22.   ViewController *vc1 = [ViewController sharedInstance];  
23.   ViewController *vc2 = [ViewController sharedInstance];  
24.   NSLog(@"ViewController---vc1地址:%@",vc1);  
25.   NSLog(@"ViewController---vc2地址:%@",vc2);  
26.   
27.   if (vc1 == vc2) {  
28.     NSLog(@"ViewController---vc1 == vc2");  
29.   }  
30.   
31.   //循环创建5个Person对象，5个对象都相同；  
32.   for (int i = 0; i < 5; i++) {  
33.     Person *per1 = [Person sharedInstance];  
34.     NSLog(@"ViewController---per1地址：%@",per1);  
35.   }  
36.   
37.   //使用alloc创建对象，每个对象都是不同的；  
38.   for (int i = 0; i < 5; i++) {  
39.     StudentModel *stud = [[StudentModel alloc] init];  
40.     NSLog(@"ViewController---stud地址：%@",stud);  
41.   }  
42.   
43.   
44. }  
45.   
46. @end  

第二个界面SecondViewController.m实现如下：

[objc]  view plain  copy

 print ?

1. #import "SecondViewController.h"  
2. #import "NSObject+Singleton.h"  
3. #import "Person.h"  
4. #import "StudentModel.h"  
5. #import "ViewController.h"  
6.   
7. @interface SecondViewController ()  
8.   
9. @end  
10.   
11. @implementation SecondViewController  
12.   
13. /** 
14.  *  在另一个界面中做同样的测试； 
15.  */  
16. - (void)viewDidLoad {  
17.   [super viewDidLoad];  
18.   
19. }  
20.   
21. - (void)viewDidAppear:(BOOL)animated{  
22.   
23.   [super viewDidAppear:animated];  
24.   
25.   SecondViewController *secondVc1 = [SecondViewController sharedInstance];  
26.   SecondViewController *secondVc2 = [SecondViewController sharedInstance];  
27.   
28.   NSLog(@"SecondViewController---secondVc1地址:%@",secondVc1);  
29.   NSLog(@"SecondViewController---secondVc2地址:%@",secondVc2);  
30.   
31.   if (secondVc1 == secondVc2) {  
32.     NSLog(@"SecondViewController---secondVc1 == secondVc2");  
33.   }  
34.   
35.   for (int i = 0; i < 5; i++) {  
36.     Person *per1 = [Person sharedInstance];  
37.     NSLog(@"SecondViewController---per1地址：%@",per1);  
38.   }  
39.   
40.   for (int i = 0; i < 5; i++) {  
41.     StudentModel *stud = [[StudentModel alloc] init];  
42.     NSLog(@"SecondViewController---stud地址：%@",stud);  
43.   }  
44.   
45. }  
46.   
47. /** 
48.  *  返回上一界面，再次生成对象查看； 
49.  * 
50.  *  @param sender <#sender description#> 
51.  */  
52. - (IBAction)back:(id)sender {  
53.   
54.   [self dismissViewControllerAnimated:true completion:nil];  
55. }  
56.   
57. @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：

。

跳转到第二个界面的输出：

。

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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