iOS 设计模式: Singleton – 单例模式

单例的意思就是确保在程序运行过程中只创建一个对象实例，而可以被多次使用。如我们常见的网络请求类、工具类、和其他管理类等。作为一个iOS开发者，我们经常和单例打交道，比如：[NSUserDefaults standerUserDefaults], [UIApplication sharedApplication],[UIScreen mainScreen], [NSFileManager defaultManager]返回的都是单例对象。
我们在开源项目、苹果示例代码能见到无数使用单例的例子。Xcode 甚至有默认的 "Dispatch Once" 代码片段，使我们可以非常简单地在代码中添加一个单例。

"Dispatch Once" 代码片段

一、单例的作用

它可以保证某个类在程序运行过程中最多只有一个实例，节省内存开销。如果某个对象需要被多个其它对象使用，那可以考虑使用单例，因为这样该类只使用一份内存资源。

注意点！！！！单例应该只用来保存全局的状态，并且不能和任何作用域绑定。如果这些状态的作用域比一个完整的应用程序的生命周期要短，那么这个状态就不应该使用单例来管理。因为单例从创建后到彻底关闭程序前都会一直存在，如果过多的创建单例无疑浪费系统资源和影响系统效率。

二、单例的三要点

单例模式的三个要点：

1. 该类有且只有一个实例;（类的构造方法是私有的我们只需要重写allocWithZone方法，让初始化操作只执行一次）

2. 该类必须能够自行创建这个实例;（类提供一个类方法产生对象）

3. 该类必须能够自行向整个系统提供这个实例。（类中有一个私有的自己对象我们可以在.m文件中定义一个属性即可）

三、单例的实现步骤

1. 为单例对象创建一个静态实例，可以写成全局的，也可以在类方法里面实现，并初始化为nil；
　　2. 提供一个类方法，方便外界访问；
　　3. 重写allocWithZone方法，用来保证其他人直接使用alloc和init试图获得一个新实力的时候不产生一个新实例；
　　4. 重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法

一般创建对象的步骤分为申请内存(alloc)、初始化(init)这两个步骤，我们要确保对象的唯一性，所以要在第一步拦截它。当我们调用alloc方法时，oc内部会调用allocWithZone这个方法来申请内存，我们覆写这个方法，然后在这个方法中调用shareInstance方法返回单例对象，这样就可以达到我们的目的。拷贝对象也是同样的原理，覆写copyWithZone方法，然后在这个方法中调用shareInstance方法返回单例对象。

#import "Tools.h"

@implementation Tools
// 创建静态对象 防止外部访问
static Tools *_instance;
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    @synchronized (self) {
        // 为了防止多线程同时访问对象，造成多次分配内存空间，所以要加上线程锁
        if (_instance == nil) {
           _instance = [super allocWithZone:zone];
      }
      return _instance;
}
// 为了使实例易于外界访问 我们一般提供一个类方法
// 类方法命名规范 share类名|default类名|类名
+(instancetype)shareTools
{
    //return _instance;
    // 最好用self 用Tools他的子类调用时会出现错误
    return [[self alloc]init];
}
// 为了严谨，也要重写copyWithZone 和 mutableCopyWithZone
-(id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
    return _instance;
}
-(id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

也可以使用Xcode 默认的`dispatch_once`代码片段用 GCD的方式创建：

@implementation Singleton
static id _instance;

+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [super allocWithZone:zone];
    });
    return _instance;
}

+ (instancetype)sharedSingleton{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[self alloc] init];
    });
    return _instance;
}

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone{
    return _instance;
}
@end

四、使用单例的注意事项

单例给我们带来方便的同时也有一定的副作用，因为单例对象一旦创建，对象指针是保存在静态区的，单例对象在堆中分配的内存空间只有在程序终止后才会释放，过多的单例必定会增大我们消耗的内存
不要做断开单例类对象与类中静态引用的危险操作。
多线程使用单例使用共享资源时，注意线程安全问题。