定义

单例模式(Singleton Pattern)：单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。
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。单例模式是一种对象创建型模式。单例模式又名单件模式或单态模式。

模式结构

单例模式包含如下角色：

  • Singleton：单例

单例模式 - 图1

适用环境

在以下情况下可以使用单例模式：

  • 系统只需要一个实例对象，如系统要求提供一个唯一的序列号生成器，或者需要考虑资源消耗太大而只允许创建一个对象。
  • 客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。

  • 在一个系统中要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反过来，如果一个类可以有几个实例共存，就需要对单例模式进行改进，使之成为多例模式

    代码实现

    1. #import "Singleton.h"
    2. static Singleton * _instance = nil;
    3. @implementation Singleton
    4. //在创建对象时，不小心调用了 alloc 或者 new，那这就不是单例了。
    5. //我们知道，在对象创建的时候，alloc 和 new 都会调用到 allocWithZone 方法，此时只需要重写 allocWithZone 方法即可。
    6. +(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{
    7.   static dispatch_once_t onceToken;
    8.   dispatch_once(&onceToken, ^{
    9.       _instance = [super allocWithZone:zone ];
    10.   });
    11.   return _instance;
    12. }
    13. +(instancetype) sharedInstance{
    14.   if (_instance == nil) {
    15.       _instance = [[super alloc]init];
    16.   }
    17.   return _instance;
    18. }
    19. // 如果不慎调用了 copy 或 mutableCopy 方法就会导致程序运行崩溃，自定义的类，要实现 copy 就要默认实现 NSCopying 协议，
    20. // 同理实现 mutablecopy 就要实现 NSMutableCopying 协议。
    21. // NSCopying 协议中有一个唯一的方法- (id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone; 
    22. // NSMutableCopying也有唯一一个方法- (id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone;
    23. -(id)copyWithZone:(NSZone *)zone{
    24.   return _instance;
    25. }
    26. -(id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone{
    27.   return _instance;
    28. }
    29. @end

    优点

  • 提供了对唯一实例的受控访问。因为单例类封装了它的唯一实例，所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它，并为设计及开发团队提供了共享的概念。

  • 由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，对于一些需要频繁创建和销毁的对象，单例模式无疑可以提高系统的性能。

  • 允许可变数目的实例。我们可以基于单例模式进行扩展，使用与单例控制相似的方法来获得指定个数的对象实例。

    缺点

  • 由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。

  • 单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。因为单例类既充当了工厂角色，提供了工厂方法，同时又充当了产品角色，包含一些业务方法，将产品的创建和产品的本身的功能融合到一起。
  • 滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；现在很多面向对象语言(如Java、C#)的运行环境都提供了自动垃圾回收的技术，因此，如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为它是垃圾，会自动销毁并回收资源，下次利用时又将重新实例化，这将导致对象状态的丢失。