[摘要]本文是對Swift、Objective-C 單例模式 (Singleton)的講解，對學習IOS蘋果軟件開發有所幫助,與大家分享。

Swift、Objective-C 單例模式 (Singleton)

本文的單例模式分為嚴格單例模式和不嚴格單例模式。單例模式要求一個類有一個實例，有公開接口可以訪問這個實例。嚴格單例模式，要求一個類只有一個實例；不嚴格單例模式，可以創建多個實例。

有的類只能有一個實例，例如 UIApplication，通過 shared 屬性訪問唯一的實例，屬於嚴格單例模式。有用戶登錄功能的 App 中，如果當前用戶的數據模型與其他用戶的數據模型不同，那麼當前用戶的類也應該用嚴格單例模式。在邏輯上，當前用戶只有一個，只能有一個實例；這樣可以在各個地方訪問當前用戶的數據。如果當前用戶的數據模型與其他用戶的數據模型相同，則應用不嚴格單例模式。可以給其他用戶創建實例，同時也可以在各個地方訪問當前用戶的數據。

Swift 實現

嚴格單例模式

大多數 Objective-C 的類都繼承自 NSObject，而 Swift 的類可以繼承自 NSObject 或者不繼承。

繼承自 NSObject

class SingletonClass: NSObject {

    static let shared = SingletonClass()
    
    // Make sure the class has only one instance
    // Should not init or copy outside
    private override init() {}
    
    override func copy() -> Any {
        return self // SingletonClass.shared
    }
    
    override func mutableCopy() -> Any {
        return self // SingletonClass.shared
    }
    
    // Optional
    func reset() {
        // Reset all properties to default value
    }
}

靜態屬性 shared 持有唯一的實例，對外公開。

重載 init() 方法，使其對外不可見，不可以在外部調用，防止在外部創建實例。

重載 copy()、mutableCopy() 方法，返回 self，防止在外部復制實例。這裡也可以返回 SingletonClass.shared，效果是一樣的，因為只有一個實例。只有 shared 能調用 copy()、mutableCopy() 方法，那麼 self 就是 shared。寫 self，代碼比較簡潔。

單例一旦創建，一直持有，不能手動銷毀，但可以重置數據。如果需要的話，可以添加一個重置數據的方法 reset()。例如，當前用戶退出登錄，需要把當前用戶實例的所有屬性重置為默認值，防止數據錯誤。

不繼承自 NSObject

class SingletonClass2 {
    
    static let shared = SingletonClass2()
    
    // Make sure the class has only one instance
    // Should not init outside
    private init() {}
    
    // Optional
    func reset() {
        // Reset all properties to default value
    }
}

不繼承自 NSObject 的類沒有 copy()、mutableCopy() 方法，不需要重載。其他同上。

不嚴格單例模式

把重載的 init() 方法去掉，或者把 private 去掉，即可創建多個實例。如果繼承自 NSObject，重載 copy()、mutableCopy() 方法：創建新實例，傳遞數據給新實例，返回新實例。其他與嚴格單例模式相同。

不嚴謹的重置數據方法

如果單例有很多屬性，重置數據需要把每個屬性都變成默認值，則 reset() 方法要寫很多。有一種不嚴謹的重置數據方法：重新生成一個實例並賦值給持有實例的靜態變量。

class SingletonClass3 {
    
    private static var _shared = SingletonClass3()
    
    static var shared: SingletonClass3 {
        return _shared
    }
    
    private init() {}
    
    // Not safe
    // We can obtain more than one instance outside with this function
    func reset() {
        SingletonClass3._shared = SingletonClass3()
    }
}

如果在外部訪問單例都通過 shared 屬性，這麼寫不會出錯。然而，如果外部持有單例，就有可能出錯。

let s = SingletonClass3.shared
s.reset()
print(s === SingletonClass3.shared) // false

以上會輸出 false，s 在重置之後，和 SingletonClass3.shared 不是同一個對象。因此，這樣的重置數據方法不嚴謹。還是要老老實實把每個屬性賦為默認值。

Objective-C 實現

嚴格單例模式

.h 文件

@interface SingletonClassOC : NSObject

+ (nonnull instancetype)shared;

@end

.m 文件

@implementation SingletonClassOC

static id _shared;

+ (nonnull instancetype)shared {
    if (!_shared) {
        _shared = [[self alloc] init];
    }
    return _shared;
}

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

- (instancetype)init {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _shared = [super init];
    });
    return _shared;
}

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    return self; // _shared
}

- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone {
    return self; // _shared
}

// Optional
- (void)reset {
    // Reset all properties to default value
}

@end

靜態變量 _shared 持有唯一的實例，通過 shared 方法對外公開。在這方法中，如果發現 _shared 沒有初始化，則進行初始化。方法返回值的 nonnull 表示返回值不為空，這樣寫方便 Swift 調用。不加 nonnull，shared 方法在 Swift 中的返回值是 optional 類型 (SingletonClassOC?)，不方便使用；加上 nonnull 則為 SingletonClassOC 類型。

重載 allocWithZone: 和 init 方法，由 dispath_once 保證父類方法只執行一次並給 _shared 賦值，返回 _shared。外部調用初始化方法總是獲得 _shared 持有的唯一實例。

重載 copyWithZone: 和 mutableCopyWithZone: 方法，返回 self，防止在外部復制實例。由於只有一個實例 _shared，只能由 _shared 調用 copy、mutableCopy 方法，那麼 self 就是 _shared。

如果需要，用 reset 方法重置數據。

不嚴格單例模式

.h 文件

@interface SingletonClassOC2 : NSObject

+ (nonnull instancetype)shared;

@end

.m 文件

@implementation SingletonClassOC2

+ (nonnull instancetype)shared {
    static id _shared;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _shared = [[self alloc] init];
    });
    return _shared;
}

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    SingletonClassOC2 *copiedObject = [[self.class allocWithZone:zone] init];
    // Copy data to copiedObject
    return copiedObject;
}

- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone {
    SingletonClassOC2 *copiedObject = [[self.class allocWithZone:zone] init];
    // Copy data to copiedObject
    return copiedObject;
}

- (void)reset {
    // Reset all properties to default value
}

@end

通過 shared 方法返回給外部訪問的實例。靜態變量 _shared 不需要被多個方法使用，因此寫在 shared 方法裡即可。由 dispatch_once 保證 _shared 只初始化一次。

沒重載 allocWithZone: 和 init 方法，外部可以創建新實例。init 方法可以根據需要重載，在這裡進行初始化參數等，和非單例模式的類一樣，調用父類方法，最後返回 self。

重載 copyWithZone: 和 mutableCopyWithZone: 方法，在裡面創建新實例，傳遞數據給新實例，返回新實例。外部可以通過 copy 或 mutableCopy 方法復制實例。

SDWebImage 中就用到不嚴格單例模式

NSObject 的類方法 new 相當於 alloc 和 init 方法。

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