IOS单例模式及单例模式的优缺点

时间:2022-01-22 16:10:27

单例模式的意思就是只有一个实例。单例模式确保某一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。这个类称为单例类。

IOS单例模式及单例模式的优缺点
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Singleton : NSObject
+(Singleton *) getInstance;
@end
@implementation Singleton
+(Singleton *) getInstance {
static Singleton *sharedSingleton_ = nil;
@synchronized(self){
if(sharedSingleton_ == nil){
sharedSingleton_
= [NSAllocateObject([self class], 0, NULL) init];
}
}
return sharedSingleton_;
}

+ (id) allocWithZone:(NSZone *)zone
{
return [[self getInstance] retain];
}

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

- (id) retain
{
return self;
}

- (NSUInteger) retainCount
{
return NSUIntegerMax;
}
 
//oneway用在分布式对象的API,这些API可以在不同的线程,甚至是不同的程序。oneway关键字只用在返回类型为void的消息定义中, 因为oneway是异步的,其消息预计不会立即返回。
-(oneway void)release
{
[super release];
}

- (id) autorelease
{
return self;
}

@end
IOS单例模式及单例模式的优缺点

 当然,ios 5以上启用ARC就简单多了:

IOS单例模式及单例模式的优缺点
static RootViewController* sharedRootController = nil;

+(RootViewController *) sharedController{
@synchronized(self){
if (sharedRootController == nil) {
sharedRootController
= [[self alloc] init];
}
}
return singleController;
}
IOS单例模式及单例模式的优缺点 单例模式的优缺点

1、时间和空间

比较上面两种写法:懒汉式是典型的时间换空间,也就是每次获取实例都会进行判断,看是否需要创建实例,浪费判断的时间。当然,如果一直没有人使用的话,那就不会创建实例,则节约内存空间。

饿汉式是典型的空间换时间,当类装载的时候就会创建类实例,不管你用不用,先创建出来,然后每次调用的时候,就不需要再判断了,节省了运行时间。

2、线程安全

(1)从线程安全性上讲,不加同步的懒汉式是线程不安全的,比如,有两个线程,一个是线程A,一个是线程B,它们同时调用getInstance方法,那就可能导致并发问题。如下示例:

    
    
  1. public static  Singleton getInstance(){  
  2.     if(instance == null){  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.         instance = new Singleton();  
  7.     }  
  8.     return instance;  

程序继续运行,两个线程都向前走了一步,如下:

    
    
  1. public static  Singleton getInstance(){  
  2.     if(instance == null){  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.  
  11.  
  12.         instance = new Singleton();  
  13.     }  
  14.     return instance;  

可能有些朋友会觉得文字描述还是不够直观,再来画个图说明一下,如图5.4所示。

IOS单例模式及单例模式的优缺点 
(点击查看大图)图5.4  懒汉式单例的线程问题示意图

通过图5.4的分解描述,明显地看出,当A、B线程并发的情况下,会创建出两个实例来,也就是单例的控制在并发情况下失效了。

(2)饿汉式是线程安全的,因为虚拟机保证只会装载一次,在装载类的时候是不会发生并发的。

(3)如何实现懒汉式的线程安全呢?

当然懒汉式也是可以实现线程安全的,只要加上synchronized即可,如下:

    
    
  1. public static synchronized Singleton getInstance(){} 

但是这样一来,会降低整个访问的速度,而且每次都要判断。那么有没有更好的方式来实现呢?

(4)双重检查加锁

可以使用"双重检查加锁"的方式来实现,就可以既实现线程安全,又能够使性能不受到很大的影响。那么什么是"双重检查加锁"机制呢?

所谓双重检查加锁机制,指的是:并不是每次进入getInstance方法都需要同步,而是先不同步,进入方法过后,先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块,这是第一重检查。进入同步块过后,再次检查实例是否存在,如果不存在,就在同步的情况下创建一个实例,这是第二重检查。这样一来,就只需要同步一次了,从而减少了多次在同步情况下进行判断所浪费的时间。

双重检查加锁机制的实现会使用一个关键字volatile,它的意思是:被volatile修饰的变量的值,将不会被本地线程缓存,所有对该变量的读写都是直接操作共享内存,从而确保多个线程能正确的处理该变量。

看看代码可能会更加清楚些。示例代码如下:

    
    
  1. public class Singleton {  
  2.     /**  
  3.      * 对保存实例的变量添加volatile的修饰  
  4.      */  
  5.     private volatile static Singleton instance = null;  
  6.     private Singleton(){  
  7.     }  
  8.     public static  Singleton getInstance(){  
  9.         //先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块  
  10.         if(instance == null){  
  11.             //同步块,线程安全地创建实例  
  12.             synchronized(Singleton.class){  
  13.                 //再次检查实例是否存在,如果不存在才真正地创建实例  
  14.                 if(instance == null){  
  15.                     instance = new Singleton();  
  16.                 }  
  17.             }  
  18.         }  
  19.         return instance;  
  20.     }  

这种实现方式可以实现既线程安全地创建实例,而又不会对性能造成太大的影响。它只是在第一次创建实例的时候同步,以后就不需要同步了,从而加快了运行速度。