ios 開發之單例模式

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在iOS開發中，有很多地方都選擇使用單例模式。有很多時候必須要建立一個對象，並且不能建立多個，用單例就為了防止建立多個對象。單例模式的意思就是某一個類有且只有一個執行個體。單例模式確保某一個類只有一個執行個體，而且自行執行個體化並向整個系統提供這個執行個體。這個類稱為單例類。

一、單例模式的三要點：

1. 該類有且只有一個執行個體;

2. 該類必須能夠自行建立這個執行個體;

3. 該類必須能夠自行向整個系統提供這個執行個體。

二、單例模式的優點與缺點：

1. 記憶體佔用與已耗用時間

   對比使用單例模式和非單例模式的例子，在記憶體佔用與已耗用時間存在以下差距：

   (1) 單例模式：單例模式每次擷取執行個體時都會先進行判斷，看該執行個體是否存在——如果存在，則返回；否則，則建立執行個體。因此，會浪費一些判斷的時間。但是，如果一直沒有人使用這個執行個體的話，那麼就不會建立執行個體，節約了記憶體空間。

   (2) 非單例模式：當類載入的時候就會建立類的執行個體，不管你是否使用它。然後當每次調用的時候就不需要判斷該執行個體是否存在了，節省了啟動並執行時間。但是如果該執行個體沒有使用的話，就浪費了記憶體。

　 (3)執行個體控制：Singleton 會阻止其他對象執行個體化其自己的 Singleton 對象的副本，從而確保所有對象都訪問唯一執行個體。

　　　靈活性：因為類控制了執行個體化過程，所以類可以更加靈活修改執行個體化過程。

2. 線程的安全性

    (1) 從線程的安全性上來講，不加同步的單例模式是不安全的。比如，有兩個線程，一個是線程A，另外一個是線程B，如果它們同時調用某一個方法，那就可能會導致並發問題。在這種情況下，會建立出兩個執行個體來，也就是單例的控制在並發情況下失效了。

    (2) 非單例模式是安全執行緒的，因為程式保證只載入一次，在載入的時候不會發生並發情況。

    (3) 單例模式如果要實現安全執行緒，只需要加上synchronized即可。但是這樣一來，就會減低整個程式的訪問速度，而且每次都要判斷，比較麻煩。

    (4) 雙重檢查加鎖：為瞭解決(3)的繁瑣問題，可以使用“雙重檢查加鎖”的方式來實現，這樣，就可以既實現安全執行緒，又能使得程式效能不受太大的影響。

         (4.1) 雙重檢查加鎖機制——並不是每次進入要調用的方法都需要同步，而是先不同步，等進入了方法之後，先檢查執行個體是否存在，如果不存在才進入下面的同步塊，這是第一重檢查。當進入同步塊後，再次檢查執行個體是否存在，如果不存在，就在同步的情況下建立一個執行個體，這是第二重檢查。這樣一來，就只需要同步一次，從而減少了多次在同步情況下進行判斷所浪費的時間。

         (4.2) 雙重檢查加鎖機制的實現，會使用一個關鍵字volatile。它的意思是：被volatile修飾的變數的值，將不會被本地線程緩衝，所有對該變數的讀寫都是直接操作共用記憶體的，從而確保了多個線程能正確的處理該變數。這種實現方式既可以實現安全執行緒地建立執行個體，而又不會對效能造成太大的影響。它只是在第一次建立執行個體的時候同步，以後就不需要同步了，從而加快了運行速度。

3. 單例模式會阻止其它對象執行個體化其自己的對象的副本，從而確保所有對象都訪問唯一執行個體。

4. 因為單例模式的類控制了執行個體化的過程，所以類可以更加靈活修改執行個體化過程。

三、iOS中的單例模式

1. 基本步驟：

   (1) 為單例對象建立一個靜態執行個體，可以寫成全域的，也可以在類方法裡面實現，並初始化為nil；

   (2) 實現一個執行個體構造方法，檢查上面聲明的靜態執行個體是否為nil，如果是，則建立並返回一個本類的執行個體；

   (3) 重寫allocWithZone方法，用來保證其他人直接使用alloc和init試圖獲得一個新實力的時候不產生一個新執行個體；

   (4) 適當實現allocWitheZone，copyWithZone，release和autorelease。

//第一步：靜態執行個體，並初始化。
static SurveyRunTimeData *sharedObj = nil;
@implementation SurveyRunTimeData

//第二步：執行個體構造檢查靜態執行個體是否為nil
{
+ (SurveyRunTimeData*) sharedInstance 
    @synchronized (self)
    {
        if (sharedObj == nil)
        {
            [[self alloc] init];
        }
    }
    return sharedObj;
}

//第三步：重寫allocWithZone方法
+ (id) allocWithZone:(NSZone *)zone
{
    @synchronized (self) {
        if (sharedObj == nil) {
            sharedObj = [super allocWithZone:zone];
            return sharedObj;
        }
    }
    return nil;
}
//第四步
- (id) copyWithZone:(NSZone *)zone
{
    return self;
}

//一下方法再Xcode5以上，已經不需要！大家根據事情情況自行判斷！
- (id) retain
{
    return self;
}

- (unsigned) retainCount
{
    return UINT_MAX;
}

- (oneway void) release
{
    
}

- (id) autorelease
{
    return self;
}

- (id)init
{
    @synchronized(self) {
        [super init];//往往放一些要初始化的變數.
        return self;
    }
}

@end

+(id)allocWithZone:(NSZone *)zone{
        @synchronized(self){
                if (shareRootViewController == nil) {
                   shareRootViewController = [super allocWithZone:zone];
                    return  shareRootViewController;
                }
            }
        return nil;
}

NSZone： 簡單來說可以把它想象成一個記憶體池，alloc或者dealloc這些操作都是在這個記憶體池中操作的，cocoa總是會分配一個預設的nsZone，任何 預設記憶體操作都是在這個zone上進行的，使用預設zone存在缺陷，因為他是全域範圍的，頻繁使用會導致記憶體的片段化，尤其是大量的alloc和 dealloc的時候，效能上會受到一定影響。因為你完全可以自己產生一個zone並將alloc，copy這些限制在這個zone中。