iOS開發-Objective-C單例在ARC環境下的實現和理解
編輯：IOS開發綜合
1.對象的構造
在oc中，構造方法很多，習慣上使用share後者manager命名的類方法來創建單例，但這並不能保證每個開發都知道這個習慣。為了確保無論用什麼方法創建出來的對象都是同一個，要使得所有構造方法的出口一致。1.1 oc中的構造方法
單例的父類一般都是NSObject，在此也只討論這種情況 查看NSObject.h 官方文檔 初始化對象的方法有： +alloc 使用方法： You must use aninit...method to complete the initialization process. For example:TheClass *newObject = [[TheClass alloc] init];
Do not overrideallocto include initialization code. Instead, implement class-specific versions ofinit...methods.
For historical reasons,allocinvokesallocWithZone:.
結論：alloc方法必須與init方法合用，來完成初始化過程。不要復寫alloc方法，可以復寫init方法來實現特別的需求。由於歷史原因，alloc會調用方法+allocWithZone: +allocWithZone: 使用方法：You must use aninit...method to complete the initialization process. For example:
Code Listing 3TheClass *newObject = [[TheClass allocWithZone:nil] init];
Do not overrideallocWithZone:to include any initialization code. Instead, class-specific versions ofinit...methods.
This method exists for historical reasons; memory zones are no longer used by Objective-C.
與alloc方法類似，此方法也需要與init方法合用。內存空間不再被oc使用，所以zone參數傳nil即可。 -init Implemented by subclasses to initialize a new object (the receiver) immediately after memory for it has been allocated. 由子類實現該方法，在得到內存分配之後立即初始化一個新的對象。 使用方法： Aninitmessage is coupled with analloc(orallocWithZone:) message in the same line of code: 與alloc或者allocWithZone組合使用。 如果要復寫，格式如下：
- (instancetype)init {
self = [super init];
if (self) {
// Initialize self
}
return self;
}
-copy
Returns the object returned bycopyWithZone:.
該方法的返回值是從copyWithZone：返回的
+copyWithZone:
This method exists so class objects can be used in situations where you need an object that conforms to theNSCopyingprotocol. For example, this method lets you use a class object as a key to anNSDictionaryobject. You should not override this method.
只有准守了NSCopying協議的類對象，才能調用該方法。例如，使用該方法可以將類對象作為字典對象的key。不能override。
-mutableCopy
Returns the object returned bymutableCopyWithZone:where the zone isnil.
與 -copy 同理
+mutableCopyWithZone:
This method exists so class objects can be used in situations where you need an object that conforms to theNSMutableCopyingprotocol. For example, this method lets you use a class object as a key to anNSDictionaryobject. You should not override this method.
與 -copyWithZone：同理。
+new
This method is a combination ofallocandinit. Likealloc, it initializes theisainstance variable of the new object so it points to the class data structure. It then invokes theinitmethod to complete the initialization process.
該方法是alloc和init兩個方法的結合版。和alloc方法類似，它初始化新對象的isa指針（指向類數據結構）實例變量。然後自動調用init方法來完成該實例化過程。
綜上所述
單例的初始化只要保證，- alloc -init 、-new、-copy、mutableCopy、以上四個方法創建出來的對象是同一個就ok了。
Demo 代碼如下
#import@interface SingleInstance : NSObject + (instancetype)shareInstance; @property (nonatomic ,assign) NSInteger factor1; //測試用 @end
#import "SingleInstance.h"
@implementation SingleInstance
static SingleInstance *instance = nil;
+ (instancetype)shareInstance
{
static SingleInstance *instance;
static dispatch_once_t onceToken;
//dispatch_once （If called simultaneously from multiple threads, this function waits synchronously until the block has completed. 由官方解釋，該函數是線程安全的）
dispatch_once(&onceToken, ^{
instance = [[super allocWithZone:NULL] init];
});
return instance;
}
//保證從-alloc-init和-new方法返回的對象是由shareInstance返回的
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
return [SingleInstance shareInstance];
}
//保證從copy獲取的對象是由shareInstance返回的
- (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
return [SingleInstance shareInstance];
}
//保證從mutableCopy獲取的對象是由shareInstance返回的
- (id)mutableCopyWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
return [SingleInstance shareInstance];
}
@end
以上：保證了無論用何種方式獲取單例對象，獲取到的都是同一個對象。
驗證代碼如下
SingleInstance *single1 = [[SingleInstance alloc] init];
SingleInstance *single2 = [SingleInstance new];
SingleInstance *single3 = [SingleInstance shareInstance];
SingleInstance *single4 = [single1 copy];//調用此方法獲取對象，需要該類重寫過copyWithZone：方法，不然會crash
SingleInstance *single5 = [single1 mutableCopy];//需重寫mutableCopyWithZone：，否則crash
single1.factor1 = 1;
single2.factor1 = 2;
single3.factor1 = 3;
single4.factor1 = 4;
single5.factor1 = 5;
NSLog(@"s1 value = %ld \n",single1.factor1);
NSLog(@"s2 value = %ld \n",single2.factor1);
NSLog(@"s3 value = %ld \n",single3.factor1);
NSLog(@"s4 value = %ld \n",single4.factor1);
NSLog(@"s5 value = %ld \n",single5.factor1);
NSLog(@"memory address \n %@ \n %@ \n %@ \n %@ \n %@",single1,single2,single3,single4,single5);
控制台打印結果為：
ttt[44738:1478271] s1 value = 5ttt[44738:1478271] s2 value = 5
ttt[44738:1478271] s3 value = 5
ttt[44738:1478271] s4 value = 5
ttt[44738:1478271] s5 value = 5
ttt[44738:1478271] memory address
2.線程安全問題
因為單例的對象只有一個，而且可以在應用的任何時機讀寫，所以很有可能在多個地方同時讀寫，會出現數據錯亂。例如：將12306比作一個單例，a站-b站的票為單例的數據，全國有34個地方同時買a站到-b站的票。票的庫存只有1張，假設同時獲取12306的余票，都是1，那麼都會交易成功，實際的1張票，賣出去34張，其中有33張都是並不存在的票。 轉換成程序層面上就是，多線程對同一個對象進行操作，此處要有線程同步來保證數據的正確性。所謂線程同步就是：在一個線程操作的同時，其他線程只能等待，上一個線程操作完畢之後，才輪到下一個線程。 模擬代碼：以火車票出售模擬
//開始模擬
- (void)simulateStart {
SingleInstance *single1 = [[SingleInstance alloc] init];
single1.factor1 = 10;//總共有10張票
[self performSelectorInBackground:@selector(sellTickets) withObject:nil];
[self performSelectorInBackground:@selector(sellTickets) withObject:nil];
[self performSelectorInBackground:@selector(sellTickets) withObject:nil];
}
- (void)sellTickets
{
SingleInstance *single1 = [SingleInstance shareInstance];
NSThread *thread = [NSThread currentThread];
thread.name = [NSString stringWithFormat:@"%.6f",[[NSDate date] timeIntervalSince1970]];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(QOS_CLASS_DEFAULT, 0), ^{
//檢查票數
for (int i = 0; i<10; i++) {
NSInteger leftTicketsCount = single1.factor1;
if (leftTicketsCount <= 0) {
NSLog(@"賣光了 \n");
break;
}
else
{
[NSThread sleepForTimeInterval:0.02];
NSInteger remain = single1.factor1;
single1.factor1--;
NSInteger left = single1.factor1;
NSLog(@"線程名：%@ 余票數 %ld , 賣出一張 , 剩余票數 %ld \n",thread.name,remain,left);
}
}
});
}
控制台打印的結果為：
線程名：1484826739.634151余票數 9 ,賣出一張 ,剩余票數 8線程名：1484826739.634131余票數 10 ,賣出一張 ,剩余票數 9
線程名：1484826739.634141余票數 8 ,賣出一張 ,剩余票數 7
線程名：1484826739.634141余票數 7 ,賣出一張 ,剩余票數 6
線程名：1484826739.634151余票數 6 ,賣出一張 ,剩余票數 5
線程名：1484826739.634131余票數 5 ,賣出一張 ,剩余票數 4
線程名：1484826739.634141余票數 4 ,賣出一張 ,剩余票數 3
線程名：1484826739.634151余票數 3 ,賣出一張 ,剩余票數 2
線程名：1484826739.634131余票數 2 ,賣出一張 ,剩余票數 1
線程名：1484826739.634141余票數 1 ,賣出一張 ,剩余票數 0
賣光了
線程名：1484826739.634151余票數 0 ,賣出一張 ,剩余票數 -1
賣光了
線程名：1484826739.634131余票數 -1 ,賣出一張 ,剩余票數 -2
賣光了 可以看到，數據出現了錯誤，當票數為0時依然賣了票。因為多線程同時對同一個對象進行讀寫，導致獲取票數的時候是正確的值，但是在賣票的過程中，有可能其他線程已經將票賣光了。 所以，在多線程讀寫數據的時候，要注意線程安全，保證在該線程操作數據的時候，其他線程只能看著，不能夠同時讀寫 此處可以使用同步鎖 @synchronized (<#token#>) {
<#statements#>
} 修改的代碼如下
- (void)sellTickets
{
SingleInstance *single1 = [SingleInstance shareInstance];
NSThread *thread = [NSThread currentThread];
thread.name = [NSString stringWithFormat:@"%.6f",[[NSDate date] timeIntervalSince1970]];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(QOS_CLASS_DEFAULT, 0), ^{
//注意一定要把線程對數據操作的代碼放在同步鎖的花括號裡面
@synchronized (single1) {
//檢查票數
for (int i = 0; i<11; i++) {
NSInteger leftTicketsCount = single1.factor1;
if (leftTicketsCount <= 0) {
NSLog(@"賣光了 \n");
break;
}
else
{
[NSThread sleepForTimeInterval:0.02];
NSInteger remain = single1.factor1;
single1.factor1--;
NSInteger left = single1.factor1;
NSLog(@"線程名：%@ 余票數 %ld , 賣出一張 , 剩余票數 %ld \n",thread.name,remain,left);
}
}
}
});
}
控制台打印數據為：
線程名：1484827607.308329余票數 10 ,賣出一張 ,剩余票數 9線程名：1484827607.308329余票數 9 ,賣出一張 ,剩余票數 8
線程名：1484827607.308329余票數 8 ,賣出一張 ,剩余票數 7
線程名：1484827607.308329余票數 7 ,賣出一張 ,剩余票數 6
線程名：1484827607.308329余票數 6 ,賣出一張 ,剩余票數 5
線程名：1484827607.308329余票數 5 ,賣出一張 ,剩余票數 4
線程名：1484827607.308329余票數 4 ,賣出一張 ,剩余票數 3
線程名：1484827607.308329余票數 3 ,賣出一張 ,剩余票數 2
線程名：1484827607.308329余票數 2 ,賣出一張 ,剩余票數 1
線程名：1484827607.308329余票數 1 ,賣出一張 ,剩余票數 0
賣光了
賣光了
賣光了 與預期的結果相同，沒有出現數據錯誤。 以上為本人對OC語言ARC環境下單例的理解和一點使用，有錯誤的地方，或者理解不夠的地方，還請看官們指出來。歡迎交流~
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