什么是單例模式

• 單例模式就是要保證系統中一個類只有一個對象實例。無論用什么方法創建多少次，所得的對象都是同一個對象。

單例模式的應用場景

• 在iOS開發中，我們已經遇到過很多單例模式的身影：
  • [UIApplication sharedApplication]、[NSUserDefaults standardUserDefaults]、[NSNotificationCenter defaultCenter] 等等。
  • 音樂播放器中用于播放音樂的播放器對象、一個APP中用于保存并且能夠隨時方便地獲取的用戶信息的對象 等等。

單例模式的關鍵

1. 對象只創建一次

2. 可供全局訪問

3. 不會被釋放，直至程序結束

單例模式的分析與實現

• 對象只創建一次：
  在iOS中我們創建一個對象一般用：alloc init 或 new，其中new方法內部實際也是通過alloc init創建的，所以我們把注意力放在alloc init上。首先alloc方法是給對象分配內存空間，然后init方法是對該對象進行初始化，所以想要控制對象的創建關鍵是在alloc方法上，又由于alloc默認是調用allocWithZone方法，所以我們應該重寫allocWithZone方法來控制對象只能創建一次：

id instance; // 定義全局變量來保存單例對象，此處還不完善，后面還會提到
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    // 此處if判斷可以避免頻繁加鎖，只要對象已創建就直接返回，亦相當于懶加載
    if (instance == nil) {
        // 方法一：互斥鎖方式
        @synchronized(self) {
            if (instance == nil) {
                instance = [super allocWithZone:zone]; // 用super去調用，避免死循環
            }
        }
        // 方法二：GCD一次性代碼方式
        static dispatch_once_t onceToken;
        dispatch_once(&onceToken, ^{
            instance = [super allocWithZone:zone]; // 用super去調用，避免死循環
        });
    }
    return instance;
}

• 可供全局訪問：
  單例模式要提供一個類方法來獲取單例對象，例如：

  Tools *tools = [Tools sharedTools];
  UserTool *userTool = [UserTool defaultUserTool];
  

  實現如下：

  // 單例類方法 命名規則： shared + 類名 或 default + 類名
  + (instancetype)sharedTools {
      if (instance == nil) {
          instance = [self alloc] init]; // 最終還是調用allocWithZone方法
      }
      return instance;
  }
  

• 不會被釋放，直至程序結束：
  在第一個關鍵點中，我們定義了一個全局變量 id instance;來保存我們創建的單例對象，但是有個弊端，如果在別的文件中（別的類）使用extern關鍵字來獲取這個對象是可以拿到的，并且可以把該對象銷毀，例如：

  extern id instance;
  instance = nil;
  

  這樣以來，下次再獲取單例對象的時候發現為nil就會重新創建對象，即二次創建對象，亦即不為單例模式，為了防止單例對象的銷毀，我們應該使用static修飾用于保存單例對象的變量，限制變量的作用域為此文件可用，那么別的文件（別的類）就無法拿到這個對象，從而達到單例對象不會被釋放。
  即把id instance;改為static id instance;

嚴謹的單例模式

• 創建對象除了alloc init 和 new 以外，還可以通過copy 和 mutableCopy來創建對象，為了嚴謹起見，我們還需要控制這兩個方法的創建過程，即需要重寫copyWithZone和mutableCopyWithZone方法，重寫這兩個方法需要分別遵守NSCopying 和 NSMutableCopying協議。
  因為這兩個方法是對象方法，所以當想要使用這兩個方法來創建新對象的時候，只能是用單例對象來調用此方法，即單例對象已經創建了，所以我們只需要返回我們保存的單例對象即可，代碼如下：

  - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
      return instance;
  }
  - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone {
      return instance;
  }
  

至此一個嚴謹的單例設計模式已經完成了，下面附上完整代碼：

#import "Tools.h"

@implementation Tools

static id instance;
+ (instancetype)sharedTools {
    if (instance == nil) {
        instance = [[self alloc] init];
    }
    return instance;
}
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
    // 此處if判斷可以避免頻繁加鎖，只要對象已創建就直接返回，亦相當于懶加載
    if (instance == nil) {
        // 方法一：互斥鎖方式
        @synchronized(self) {
            if (instance == nil) {
                instance = [super allocWithZone:zone]; // 用super去調用，避免死循環
            }
        }
        // 方法二：GCD一次性代碼方式
        static dispatch_once_t onceToken;
        dispatch_once(&onceToken, ^{
            instance = [super allocWithZone:zone]; // 用super去調用，避免死循環
        });        
    }
    return instance;
}
// 遵守NSCopying協議 
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    return instance;
}
// 遵守NSMutableCopying協議
- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone {
    return instance;
}
@end

參考文章

http://lib.csdn.net/article/ios/35938