iOS中的设计模式（六）- 单利模式

引言

在 iOS 开发中，单例模式（Singleton Pattern）是一种非常常见且实用的设计模式。它通过确保某个类只有一个实例，并提供一个全局的访问点，帮助开发者管理共享资源或提供全局配置。在许多应用场景中，我们需要确保某些对象在整个应用中只有一个实例，以避免资源浪费或不一致的状态。

例如，在网络请求管理、数据库连接、日志记录等场景中，单例模式可以简化对象的管理，避免重复创建和销毁实例，提高性能。然而，虽然单例模式带来了方便，它也有潜在的缺点，例如可能导致全局状态的管理混乱，或者使得单元测试变得更加困难。因此，在实际开发中，我们需要谨慎地使用单例模式，确保它适用于特定场景。

本篇博客将深入探讨单例模式，介绍其在 iOS 中的实现方法，并重点比较 Swift 和 Objective-C 中的实现差异。通过了解这些实现方式和应用场景，你将更好地理解如何在实际项目中有效地运用单例模式。

什么是单利模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种设计模式，旨在保证一个类只有一个实例，并提供全局访问点。它属于创建型设计模式，通常用于需要共享资源的场景中，以避免多个对象的重复创建和不必要的资源浪费。

单例模式的核心思想是：一个类在系统的生命周期内，只能有一个实例，并且该实例应该被所有的类共享。为了保证只有一个实例，单例模式通过控制实例化过程来确保类的唯一性。通常，单例类会提供一个静态的访问方法（例如 shared 或 getInstance），通过这个方法获取唯一实例。

单例模式的特点

唯一性：确保某个类在应用程序生命周期中只有一个实例。
全局访问：通过一个全局唯一的访问点（通常是静态方法），可以在整个系统中访问这个唯一实例。
延迟实例化：实例只有在第一次被使用时才会被创建，这样可以延迟对象的创建，避免不必要的资源浪费。

单例模式的结构

单例模式通常包括以下几个元素：

私有化构造函数：防止外部直接实例化对象。
静态实例变量：用来存储唯一实例。
静态访问方法：用于获取唯一实例，确保只有一个实例被创建。

单利模式的应用场景

单例模式在实际开发中有很多应用，特别是在需要共享资源的场景中。通过确保某个类只有一个实例，单例模式能够有效避免资源浪费和状态不一致的问题。以下是一些常见的应用场景：

共享资源管理

在很多应用中，有些资源需要被多个组件共享。例如，当前用户的信息、应用的配置、数据库连接、网络请求管理等。使用单例模式能够确保这些资源只有一个实例，避免重复创建和不一致的状态。

示例：当前用户信息管理

在大多数应用中，用户的登录信息（如用户ID、用户名、头像等）需要在多个界面中使用。如果每个界面都单独管理用户信息，可能会导致信息不一致的问题。通过单例模式，可以保证用户信息在整个应用生命周期中只有一个实例，并且各个界面可以通过这个单一实例来访问和更新用户信息。

class CurrentUser {static let shared = CurrentUser()var userID: String?var username: String?var avatarURL: String?private init() {}
}

在这个例子中，CurrentUser 类的实例通过 shared 静态常量暴露，确保整个应用中只有一个用户实例，避免了重复创建实例。

应用配置管理

应用的配置通常是全局唯一的。例如，网络请求的基地址、调试模式的开关、用户的语言偏好等。将这些配置存储在一个单例类中，能够确保应用中所有部分使用相同的配置信息，避免了多个地方管理不同配置的问题。

class AppConfig {static let shared = AppConfig()var apiBaseURL: String = "https://api.example.com"var debugMode: Bool = falsevar preferredLanguage: String = "en"private init() {}
}

这里的 AppConfig 类确保了应用的配置是全局唯一的，可以在任何地方通过 AppConfig.shared 访问和修改。

日志记录

很多应用需要记录日志，例如错误日志、操作日志等。通过单例模式，可以确保日志管理类在整个应用生命周期中只有一个实例，方便集中管理和输出日志。

class Logger {static let shared = Logger()func log(_ message: String) {// 记录日志print(message)}private init() {}
}

通过 Logger.shared，可以方便地在应用中随时记录日志，而无需创建多个日志实例。

网络请求管理

在网络请求管理中，尤其是需要进行多次请求的应用，单例模式可以确保只使用一个请求管理实例，避免重复创建多个请求管理对象，同时集中管理请求的配置和处理。

class NetworkManager {static let shared = NetworkManager()func makeRequest(url: String) {// 发起网络请求}private init() {}
}

网络请求管理类通过单例模式确保了请求管理的一致性和高效性。

单利实现方式

单利在Swift和Objective-C中实现有一些差异，我们分别介绍一下。

Swift 中的单例实现

使用 static let shared：Swift 中可以通过 static let shared 来实现单例模式，懒加载和线程安全会自动处理。

class MySingleton {static let shared = MySingleton()private init() { }
}

Swift 中的 static let 确保了初始化只会执行一次，并且是线程安全的。

Objective-C 中的单例实现

在 Objective-C 中，通常会创建一个 +sharedInstance 类方法，并使用 dispatch_once 来确保线程安全。

@interface MySingleton : NSObject
+ (instancetype)sharedInstance;
@end@implementation MySingleton
+ (instancetype)sharedInstance {static MySingleton *sharedInstance = nil;static dispatch_once_t onceToken;dispatch_once(&onceToken, ^{sharedInstance = [[self alloc] init];});return sharedInstance;
}
@end

使用 dispatch_once 确保只有一个实例，且是线程安全的。