iOS-单例模式简单使用

本来没有打算写文章的(因为语死早),很多面试的时候也被问到今后的方向,总是无言以对,因为没有规划,没有方向感,觉得很失败,所以想痛改前非,借用一位腾讯技术总监的话就是要用心,所以想写文章来巩固自己的知识点,也算记录一下自己的成长,顺便找找小方向,希望大牛能多多指点,传授一些学习的经验!

1.单例是啥

一个类只允许有一个实例,在整个程序中需要多次使用,共享同一份资源的时候,就可以创建单例,一般封装成工具类使用,苹果封装成单例常用的有UIApplication,NSUserDefaults,NSNotificationCenter,NSFIleManager等等

2.单例优缺点

优点: 因为单例模式会使类只有一个实例所以方便使用,并且节省内存资源的分配.因为使用GCD的方式是线程安全的,所以会避免资源的多重使用
缺点: 单例创建的内存只有在程序结束时才会被释放. 由于单例不能被继承(因为返回的是同一个实例),所以扩展性很不好

3.单例的实现

以前我是这么写的

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

这种不能算是真正意义上的单例 ,因为类方法和alloc init创建的单例分配的内存可能不一样,如下图

单例.png

因为alloc会执行allocWithZone,所以如果想只分配一次内存就要重写此方法,同时为了严谨,防止copy出现以上问题,还要重写copyWithZone``mutableCopyWithZone

#import "Singleton.h"

static Singleton * _instance = nil;
@implementation Singleton

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

+(instancetype) sharedInstance{
    if (_instance == nil) {
        _instance = [[super alloc]init];
    }
    return _instance;
}

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

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

@end

测试如下:

真-单例.png

为了可以多个类使用单例,可以把单例模式写成宏的模式,直接上代码:

// .h
#define singleton_interface(class) \
+ (instancetype)sharedInstance;

// .m
#define singleton_implementation(class) \
static class *_instance; \
\
+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone \
{ \
    static dispatch_once_t onceToken; \
    dispatch_once(&onceToken, ^{ \
        _instance = [super allocWithZone:zone]; \
    }); \
\
    return _instance; \
} \
\
+ (instancetype)sharedInstance \
{ \
    if (_instance == nil) { \
        _instance = [[class alloc] init]; \
    } \
\
    return _instance; \
}\
\
-(id)copyWithZone:(NSZone *)zone{\
    return _instance;\
}\
\
-(id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone{\
    return _instance;\
}

那么问题来了dispatch_once是如何判断只执行一次以及线程安全的呢?
我们发现onceToken是long类型的,所以编译器给它的初始值是0,dispatch_once是宏定义,所以执行的是_dispatch_once方法

void
_dispatch_once(dispatch_once_t *predicate,
        DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block)
{
    // 告诉 CPU *predicate 等于 ~0l 的可能性非常高，
    // 这就使得 CPU 预测不进入 if 分支，提前取后续指令，译码，
    // 甚至提前计算一些结果，提高效率，
    if (DISPATCH_EXPECT(*predicate, ~0l) != ~0l) {
        dispatch_once(predicate, block);
    } else {
        dispatch_compiler_barrier();
    }
    DISPATCH_COMPILER_CAN_ASSUME(*predicate == ~0l);
}

predicate参数用来检测block块是否执行完毕,onceToken在执行过程中是一个不固定的并且很大的数,dispatch_once执行完毕 onceToken值变为-1.
DISPATCH_EXPECT是个宏定义#define DISPATCH_EXPECT(x, v) __builtin_expect((x), (v)) 帮助编译器判断条件跳转的预期值 ,这样编译器可以对代码进行优化，以减少指令跳转带来的性能下降,但是没有改变真值的判断

__builtin_expect((x), 1) 表示x为真的可能性更大些

__builtin_expect((x), 0) 表示x为假的可能性更大些

所以只有在onceToken为0时才会执行dispatch_once
至于dispatch_once的内部实现我参考的是这篇文章: http://blog.jimmyis.in/dispatch_once/
讲的比较详细,但是自己还有些不懂得地方,要慢慢参透....

有不对的地方或者还需要注意的地方请大家提出来,谢谢