單例模式

定義

單例模式，簡單的說就是一個類始終只對應同一個對象，每次獲取這個類的對象獲得的都是同一個實例

如果一個類始終只能創建一個實例，那么這個類被稱為單例類。單例類只有一個全局的接口來訪問這個實例。當第一次載入的時候，他通常使用延遲加載的方創建唯一單例。在程序中一個單例只初始化一次，為了保證在使用中始終存在，單例類的存儲是在存儲器的全局區域，在編譯時分配內存，只要程序在運行單例就始終存在，占用內存。在APP結束運行后釋放這部分內存。但是在系統方法中，存在未知的自動釋放池，如果對一個對象進行自動釋放的話，可能進入未知的釋放池，出現內存問題。即為單例模式不能自動釋放的原因

特點

1. 單例類是一個類，這個類創造出的對象是單例對象
2. 單例對象使用類方法創建
3. 單例一旦被創建出來，直到程序結束運行才會釋放
4. 單例不用我們來管理內存，內存會隨著程序關閉而被釋放

使用原因

節省內存，防止一個實例被重復創建從而占用內存空間。

缺點

• 全局狀態：可能導致全局狀態的存在，使得程序難以調試，一個地方修改容易導致很多地方發生變化
• 難以拓展：單例模式的實例是固定的，難以拓展以支持多個實例，必須修改代碼，使單例類丟失單例的特性
• 隱藏依賴關系：可能會隱藏單例類的依賴關系，代碼更加耦合。

模式介紹

懶漢模式

是一種常見的單例設計模式，其主要特點是在需要時在創建單例對象的實現，通過延遲對象的初始化來節省資源和提高性能。適用于訪問量較小的情況，使用時間來換取空間

同步鎖實現

#import "Person.h"@implementation Person
static id instance = nil;
+ (instancetype)sharedInstance {@synchronized (self) {if (!instance) {instance = [[super allocWithZone:NULL] init];}}return instance;
}
@end

這一段代碼提供了一個全局訪問點sharedInstace類方法提供給外部訪問這個單例，在方法內部通過添加了一個同步鎖，限制了同一時間只有一個線程訪問臨界區的代碼。但是這里如果instance已經存在是沒有必要進入鎖的，所以可以再加個判斷如下：

#import "Person.h"@implementation Person
static id instance = nil;
+ (instancetype)sharedInstance {if (!instance) {@synchronized (self) {if (!instance) {instance = [[super allocWithZone:NULL] init];}}}return instance;
}+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {if (!instance) {@synchronized (self) {if (!instance) {instance = [super allocWithZone:zone];}}}return instance;
}- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {return self;
}- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone {return self;
}
@end

對于allocWithZone的參數，傳什么其實都無所謂，分配的內存區域不會改變
內層if的作用：假設有兩個線程A和B同時調用了sharedInstance，線程A先一步獲取鎖，進入代碼塊，此時線程B等待鎖釋放，當線程A初始化instance后釋放鎖，B獲得鎖，如果沒有內層if判斷，會再次創建實例，破壞了單例的唯一性

dispatch_once

通過一個靜態的dispatch_once變量來跟蹤代碼的執行狀態，第一次調用時原子操作發現標記狀態為未執行代碼塊，并原子性的將標記設為已執行，后續監測到標記為已執行，就會跳過該代碼塊。非常高效、沒有阻塞開銷

#import "Person.h"@implementation Person
static id instance = nil;
+ (instancetype)sharedInstance {static dispatch_once_t onceToken;dispatch_once(&onceToken, ^{instance = [[super allocWithZone:NULL] 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 self;
}- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone {return self;
}
@end

我們打印出不同情況下的對象地址如下：

餓漢模式

在類加載過程就完成這個單例的創建和初始化

實現

#import "Person.h"@implementation Person
static id instance = nil;+ (void)load {instance = [[super allocWithZone:NULL] init];
}+ (instancetype)sharedInstance {return instance;
}+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {return instance;
}- (instancetype)init {static dispatch_once_t onceToken;dispatch_once(&onceToken, ^{NSLog(@"init一次");});return self;
}- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {return self;
}- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone {return self;
}@end

總結

懶漢模式

優點

1. 延遲加載，節省資源，提高性能。
2. 避免在程序啟動時就創造不必要的對象，造成額外開銷
3. 可以通過加鎖實現線程安全

缺點

1. 為實現線程安全使用鎖機制，可能會引起一些性能開銷

餓漢模式

優點

1. 實現簡單，不需要考慮線程安全問題，實例在類加載時就已經創建了，所以不用考慮創建多個實例的風險

缺點

1. 程序啟動時就加載創建實例，可能會浪費資源，引起性能問題
2. 如果單例對象的創建需要建立在某些外部前提下，那么不適合餓漢模式