使用设计模式中的Singleton单例模式来开发iOS应用程序

单例设计模式确切的说就是一个类只有一个实例，有一个全局的接口来访问这个实例。当第一次载入的时候，它通常使用延时加载的方法创建单一实例。

提示：苹果大量的使用了这种方法。例子：[nsuserdefaults standeruserdefaults], [uiapplication sharedapplication], [uiscreen mainscreen], [nsfilemanager defaultmanager] 都返回一个单一对象。
你可能想知道你为什么要关心一个类有多个的实例。代码和内存都很便宜，不是吗？

在一些情况下，一个类只有一个实例是有意义的。例如，这里没有必要有多个登录实例，除非你一次想写入多个日志文件。或者，一个全局的配置类文件：它可以很容易的很安全的执行一个公共资源，这样的一个配置文件，要比同时修改多个配置类文件好很多。

如何使用单例模式

请看下面的图片

上面的图片显示的是一个登录类，它有一个属性（这个单一实例），有两个方法：sharedinstance 和 init。

首先一个客户端(client)发送 sharedinstance 信息，但是属性 instance 还没有初始化，所以你要先给这个类创建一个实例。

然后你调用 sharedinstance，instance 会马上返回初始化的值。这个逻辑最终只会返回一个实例。

你需要执行这个模式来创建单例类来管理所有的专辑数据。

你需要注意在项目里有一个叫 api 文件夹，给你的 app 提供服务的所有类都需要放在这里。在这个文件夹里用 ios\cocoa touch\object-c class 创建一个新类。类的名字叫 libraryapi，子类选择 nsobject。

打开 libraryapi.h 文件用下面的代码替换里面的内容：

@interface libraryapi: nsobject
+ (libraryapi*)sharedinstance;
@end

现在打开 libraryapi.m 文件，在 @implentation 后面添加如下方法：

+ (libraryapi*)sharedinstance
{
    // 1
    static libraryapi *_sharedinstance = nil;

    // 2
    static dispatch_once_t oncepredicate;

    // 3
    dispatch_once(&nocepredicate, ^{
        _sharedinstance = [[libraryapi alloc] init];
    });
    return _sharedinstance;
}

在这个短方法中做了这些事情：

在这个类中，声明一个静态变量来保存这个实例，保证它是一个全局可用的变量。
声明一个静态这是 dispatch_one_t，确保这些初始化代码只能被执行一次。
使用 grand central dispatch（gcd）执行一个 block 来初始化 libraryapi 实例。这是单例设计模式的关键所在：一个类只能被实例化一次。
接下来执行 sharedinstance，在 dispatch_once block 里的代码是不会被执行的（当它已经被执行过一次后），它会返回之前创建的 libraryapi 实例。

提示：想了解更多关于 gcd 和使用它，请点击这里的教程 multithreading and grand central dispatch，如何使用 blocks 在这里。
你现在有一个单例对象来管理专辑了。下一步就是创建一个类用来保存你的专辑数据了。

用 ios\cocoa touch\object-c class 在 api 文件夹下创建一个新的类，名字叫 persistencymanager，子类选择 nsobject。

打开 persistencymanager.h，在顶部引入面文件：

#import "album.h"
然后在 @interface 后面加入下面代码：

- (nsarray *)getalbums;
- (void)addalbums:(album*)album atindex:(int)index;
- (void)deletealbumatindex:(int)index;

上面的三个方法都需要跟专辑的数据相结合。

打开 persistencymanager.m，在 @implementation 上面添加如下代码：

@interface persistencymanager () {
    nsmutablearray *albums;
}

上面的代码是给类添加了一个扩展，这是另一种给类添加私有方法和私有属性的方法，类外面的成员是看不到这些的。这里，你声明了一个 nsmutablearray 来保存专辑的数据。这是一个可变数组，你可以很容易的添加和删除专辑。

现在在 @implementation 下面添加实现代码：

- (id)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        albums = [nsmutablearray arraywitharray:@[[[album alloc] initwithtitle:@"best of bowie" artist:@"david bowie" coverurl:@"http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_david%20bowie_best%20of%20bowie.png" year:@"1992"],
        [[album alloc] initwithtitle:@"it's my life" artist:@"no doubt" coverurl:@"http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_no%20doubt_its%20my%20life%20%20bathwater.png" year:@"2003"],
                [[album alloc] initwithtitle:@"nothing like the sun" artist:@"sting" coverurl:@"http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_sting_nothing%20like%20the%20sun.png" year:@"1999"],
            [[album alloc] initwithtitle:@"staring at the sun" artist:@"u2" coverurl:@"http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_u2_staring%20at%20the%20sun.png" year:@"2000"],
                [[album alloc] initwithtitle:@"american pie" artist:@"madonna" coverurl:@"http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_madonna_american%20pie.png" year:@"2000"]]];
    }
    return self;
}

在 init 里你在数组中加入了 5 张专辑。如果上面的专辑你不喜欢，你可以随意替换成你喜欢的。:]

现存在 persistencymanager.m 添加下面三个方法：

- (nsarray*)getalbums
{
        return albums;
}

- (void)addalbum:(album*)album atindex:(int)index
{
        if (albums.count >= index)
            [albums insertobject:album atindex:index];
        else
        [albums addobject:album];
}

- (void)deletealbumatindex:(int)index
{
        [albums removeobjectatindex:index];
}

这些方法是获取，添加，删除专辑。

build 你的项目，确保所有的代码都能正确编译。

单例模式的使用场合

类只能有一个实例，并且必须从一个为人数值的访问点对其访问。
这个唯一的实例只能通过子类化进行拓展，并且拓展的对象不会破坏客户端代码。

在objective-c中方法都是公有的，而且oc的语言本身是动态类型的，因此所有类都可以相互发送对方的消息。，并且cocoa框架使用计数的内存管理方式来维护对象的内存中的生存期。
下面让我们看一下oc当中的单例模式的写法，首先单例模式在arc\mrc环境下的写法有所不同，需要编写2套不同的代码

可以用宏判断是否为arc环境#if _has_feature(objc_arc)

#else
//mrc
#endif

单例模式- arc -方法一

arc中单例模式的实现
在 .m中保留一个全局的static的实例

 static id _instance;
 //重写allocwithzone:方法，在这里创建唯一的实例(注意线程安全)
 + (instancetype)allocwithzone:(struct _nszone *)zone
{
    @synchronized(self) {
        if (_instance == nil) {
            _instance = [super allocwithzone:zone];
        }
    }
    return _instance;
}

提供1个类方法让外界访问唯一的实例

    + (instancetype)sharedinstancetool{
    @synchronized(self){
        if(_instance == nil){
            _instance = [[self alloc] init];
        }
    }
    return _instance;
}

实现copywithzone:方法

  -(id)copywithzone:(struct _nszone *)zone{
  return _instance;
  }

我们在sharedinstancetool，首先检查类的唯一实例是否已经创建，如果就会创建实例并将其返回。而之所以调用super而不是self，是因为已经在self中重载了基本的对象分配的方法，需要借用父类的功能来帮助处理底层内存的分配。
在allocwithzone:(struct _nszone*)zone方法中，只是返回从sharedinstancetool方法返回的类实例。而同样的在cocoa框架中调用allocwithzone:(struct _nszone*)zone会分配内存，引用计数会设置为1，然后返回实例。同样的重写(id)copywithzone:(struct _nszone *)zone方法，也是为了保证不会返回实例的副本，而是返回self.返回同一个实例。

方法二：

+(instancetype)sharedinstance {
    static wmsingleton *singleton = nil;
    if (! singleton) {
        singleton = [[self alloc] initprivate];
    }
    return singleton;
}

- (instancetype)init {
    @throw [nsexception exceptionwithname:@"这个是个单例"
                                   reason:@"应该这样调用 [wmsingleton sharedinstance]"
                                 userinfo:nil];
    return nil;
}
//实现自己真正的私有初始化方法
- (instancetype)initprivate {
    self  = [super init];
    return self;
}

上面这段代码中将singleton指针声明为静态变量。当某个定义了静态变量的方法返回时，程序不会释放相应的变量。####singleton变量的初始值是nil,当程序第一次执行sharedinstance方法时会创建一个对象，并将新创建的对象的地址赋值给singleton变量。当徐成再次执行sharedinstance方法时，无论多少次singleton变量仍然会指向最初那个创建的对象。因为指向对象的singleton变量是强引用的，并且程序永远不会释放该变量，所以singleton变量指向的对象也不会释放。
线程安全。
上面的实例中我们通过@synchronized来添加了一个互斥锁，以此来保证线程安全。而现在我们开始尝试用线程的方式来实现一个加单的单例。

static wmobject *_instance;
+ (instancetype)allocwithzone:(struct _nszone *)zone
{
    static dispatch_once_t oncetoken;
    dispatch_once(&oncetoken, ^{
        _instance = [super allocwithzone:zone];
    });
    return _instance;
}

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

- (id)copywithzone:(nszone *)zone
{
    return _instance;
}

从上面的代码我们可以看到，实现的思路基本上也是一致的我们在sharedinstancetool，首先检查类的唯一实例是否已经创建，如果就会创建实例并将其返回。而略有不同的地方就是我们这次通过dispatch_once_t来保证线程的安全性。至于dispatch_once_t的用法这里就一一赘述了，线程的相关教程都会有其相关的描述。
到了这里一个简单的单例模式基本实现完成了，那么我们可以尝试着把它封装到一个宏里，然后方便其以后的调用
创建一个wmsingleton.h

// .h文件
#define wmsingletonh(name) + (instancetype)shared##name;

// .m文件
#define wmsingletonm(name) \
static id _instance; \
 \
+ (instancetype)allocwithzone:(struct _nszone *)zone \
{ \
    static dispatch_once_t oncetoken; \
    dispatch_once(&oncetoken, ^{ \
        _instance = [super allocwithzone:zone]; \
    }); \
    return _instance; \
} \
 \
+ (instancetype)shared##name \
{ \
    static dispatch_once_t oncetoken; \
    dispatch_once(&oncetoken, ^{ \
        _instance = [[self alloc] init]; \
    }); \
    return _instance; \
} \
 \
- (id)copywithzone:(nszone *)zone \
{ \
    return _instance; \
}

使用方法

//.h类
//引入这个宏文件
#import "wmsingleton.h"
@interface wmobject : nsobject
wmsingletonh(object)
@end
//.m类

@implementation wmobject
wmsingletonm(car)
@end