单例的必要认识(深刻理解)

前言：

最近我面试人家，问他对单例的认识，他对单例的基本认识、创建方式回答全对，但有些地方回答不够好，存在认知问题。

单例的认识

单例模式：单例模式是设计模式中最简单的形式之一。这一模式的目的是使得类的一个对象成为系统中的唯一实例
系统单例：
1、UIApplication(应用程序实例)
2、NSNotificationCenter(消息中心):
3、NSFileManager(文件管理):
4、NSUserDefaults(应用程序设置):
5、NSURLCache(请求缓存)：
6、NSHTTPCookieStorage(应用程序cookies池):

1.单例模式的要点：

显然单例模式的要点有三个：

• 一是某个类只能有一个实例；
• 二是它必须自行创建这个实例；
• 三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

2.单例模式的优点：

1.安全性和唯一性：Singleton 会阻止其他对象实例化其自己的 Singleton 对象的副本，从而确保所有对象都访问唯一实例。单例类也可以防止他人复制（copy），保留（retain）或释放（release）实例。如果您发现需要，您可以创建自己的单例。例如，如果您有一个类为应用程序中的其他对象提供声音，则可以将其设为单例。

2.灵活性：因为类控制了实例化过程，所以类可以更加灵活修改实例化过程

创建步骤

1、为你的单例类声明一个静态的实例（声明静态全局变量），并且初始化它的值为nil； eg:
static TestSingleton *testSingleton = nil;
这样，在获取实例的方法中,只有在静态实例为nil的时候，产生一个你的类的实例，这个实例通常被称为共享的实例；
2、重写allocWithZone方法，用于确定：不能够使用其他的方法创建我们类的实例，限制用户只能通过获取实例的方法得到这个类的实例。所以我们在allocWithZone方法中直接返回共享的类实例；
3、写+(instancetype)shareSingleton的函数体

创建方法

一、传统方法

+(instancetype)shareSingleton{ 
static Singleton *singleton = nil; 
if (singleton == nil){ 
singleton = [[self alloc] init]; 
} 
return singleton; 
}

二、推荐方法（GCD）

+(instancetype)shareSingleton{ 
static Singleton *singleton = nil; 
//给单例加一个线程锁 
static dispatch_once_t onceToken; 
dispatch_once(&onceToken, ^{ 
singleton = [[Singleton alloc] init]; 
}); 
return singleton;

三、线程加锁方法（不推荐使用）

+(instancetype)shareSingleton{ 
static Singleton *singleton = nil; 
@synchronized(self) { 
singleton = [[Singleton alloc] init]; 
} 
return singleton; 
}

注：“线程加锁方法”这样性能不是很好，因为每次调用+ (instancetype)sharedSingleton函数都会付出取锁的代价

吞吞吐吐：

但我问他，这样写的话是保证了线程安全，但通过自带的alloc或者new来进行实例化，还是不能保证该对象只被创建一次，如何避免呢？他就回答不上了，其实很简单：

• .h头文件：

@interface TestSingleton : NSObject
@property (nonatomic, copy)NSString *testStr;
+ (TestSingleton *)shareinstance;

@end

• .m文件：

+ (TestSingleton *)shareinstance {
    static TestSingleton  *testSingleton = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
//testSingleton = [self singletonAlloc]; //后面使用该创建方法  
testSingleton = [self new];//[[self alloc]init];
    });
    return testSingleton;
}

我们需要重载alloc、new方法

+ (instancetype)singletonAlloc
{
    return [super alloc];
}

+ (instancetype)alloc
{
//加断言，使用alloc会蹦，并且reason提示
    NSAssert(NO, @"不要用alloc,要使用singletonAlloc方法创建");
    return nil;
}
+ (instancetype)new
{
    return [self alloc];
}

+ (TestSingleton *)shareinstance {
    static TestSingleton  *testSingleton = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
    testSingleton = [[self singletonAlloc]init]; 
    });
    return testSingleton;
}

重载了alloc、allocWithZone和new方法，在alloc方法中加上断言来提醒,让用户不能使用alloc创建实例。

扩展一：（面试经常问到）

普通类允许调用者根据需要创建尽可能多的类的实例，而对于单例类，每个进程只能有一个类的实例，保证了单例数据的唯一性，安全性
调用下面方法：

-(void)testSigleton
{
    /**
     *  singleton和singleton2是同一个对象；
     */
    TestSingleton *singleton = [TestSingleton shareinstance];
    TestSingleton *singleton2 = [TestSingleton shareinstance];
    
    if (singleton == singleton2) {
        NSLog(@"singleton == singleton2");
    }
    
    NSLog(@"singleton地址：%@",singleton);
    NSLog(@"singleton2地址：%@",singleton2);
}

打印如下

 SingletonTest[1598:54880] singleton == singleton2
 SingletonTest[1598:54880] singleton地址：<TestSingleton: 0x60000001e930>
 SingletonTest[1598:54880] singleton2地址：<TestSingleton: 0x60000001e930>

可以看出地址一样，证明单例只会创建一个静态变量，全局唯一

扩展二：（宏定义单例）

作用：有时在项目中需要创建好多个单例，把单例的代码定义为宏，则可以省去重复代码，节省时间。

/**
 *  在.h文件中定义的宏，arc
 *
 *  DWSingletonH(classname, accessorMethodName) 这个是宏
 * 在外边我们使用 “DWSingletonH(classname,   accessorMethodName)” 那么在.h文件中，定义了一个方
   法"+ (instancetype)accessorMethodName;"
 *
 */
#define DWSingletonH(classname, accessorMethodName) + (instancetype)accessorMethodName;

/**
 *  在.m文件中处理好的宏 arc
 *
 *  DWSingletonM(classname, accessorMethodName) 这个是宏,因为是多行的东西，所以每行后面都有一个"\",最后一行除外
 */
#define DWSingletonM(classname, accessorMethodName) \
static classname *instance_ = nil;\
+ (instancetype)accessorMethodName{\
static dispatch_once_t onceToken;\
dispatch_once(&onceToken, ^{\
instance_ = [[self alloc] init];\
});\
return instance_;\
}\
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{\
static dispatch_once_t onceToken;\
dispatch_once(&onceToken, ^{\
instance_ = [super allocWithZone:zone];\
});\
return instance_;\
}\
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone{\
return instance_;\
}

把上面代码用一个Header File文件里面，然后就可以在其他类快速创建单例了

• .h头文件：

@interface Singleton2 : NSObject
//@property double t;
DWSingletonH(Singleton2, shareInstance)
@end

• .m文件：

@implementation Singleton2
DWSingletonM(Singleton2, shareInstance)
@end