單例的使用--誤區分析

iOS開發 · 發表 2018-12-12 16:22:00

摘要：上一篇文章中提到，最近在回顧GCD及單例相關的一些知識點，這篇文章，就重點說一下單例的使用過程中需要注意的地方。首先，咱們分析一下單例的存在意義。對於某個類來說，其物件以單例的形式存在，目的是為了使整個程式中只有唯一一個例項物件，整個程式中只有一份該物件的記憶體地址。外界無論有多少...

上一篇文章中提到，最近在回顧GCD及單例相關的一些知識點，這篇文章，就重點說一下單例的使用過程中需要注意的地方。

首先，咱們分析一下單例的存在意義。

對於某個類來說，其物件以單例的形式存在，目的是為了使整個程式中只有唯一一個例項物件，整個程式中只有一份該物件的記憶體地址。外界無論有多少次的建立程式碼，拿到的都只是最初建立的那個例項物件。

然後，咱們重點來看單例的寫法。

新建一個person類：

.h檔案

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface WSHLPerson : NSObject

+ (instancetype)sharedInstance;

@end

.m檔案

@implementation WSHLPerson

static id _instance;

/**
 提供類方法快速建立單例物件
 */
+ (instancetype)sharedInstance {
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
_instance = [[self alloc] init];
});
return _instance;
}

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

#pragma mark - NSCopying
/**
 實現NSCopying代理方法
 */
- (nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone {
return _instance;
}

@end

上面這段示例程式碼，就是建立單例的完整過程：

1.申明static 例項變數

→

2.重寫allocWithZone 方法

→

3.給外界提供快速建立單例的類方法

→

4.實現NSCopying 協議下的copyWithZone 方法。

相信大多數童鞋對於前三步應該都沒有上面問題。

一、給例項前面加上static ，是為了不被外界訪問。如果沒有static ，那麼外界完全可以通過sharedInstance 拿到單例物件，萬一外界清空了這個單例物件，那麼這個單例就永久性的失去意義了，而且還沒辦法二次建立了，因為建立單例的程式碼是一次性的(GCD--once )，因此此處必須加上static 關鍵詞。

二、重寫allocWithZone 方法的目的是為了保證單例的唯一性。因為外界可能會不用類方法來建立物件，而是通過常用的alloc 方法來建立物件。有些童鞋可能會問：為什麼不是重寫alloc 方法，而是重寫allocWithZone 方法呢？這是因為alloc方法其實最終還是會呼叫allocWithZone 方法來分配記憶體，因此，這裡不是重寫alloc方法，而是重寫allocWithZone 方法。

三、提供類方法，是為了讓外界快速建立單例，因此幾乎所有的單例建立都是這樣的寫法了。

而對於第四步，可能有些童鞋就略顯陌生了，會心存疑慮：為什麼要實現NSCopying 協議下的copyWithZone 方法呢？？請看下面分析：

如果外界通過已有物件person，利用copy 方法[person copy] 來建立另一個物件時，copy 方法會再呼叫copyWithZone 方法來建立物件，而如果單例所在的類內部沒有實現copyWithZone 方法，那麼就會發生crash ，crash 的原因即為：單例內部沒有找到copyWithZone 方法。

因此，一個完整的單例的寫法，其實要將copy 方法也考慮在內，應該考慮到外界的各種建立方式。

接下來，咱們就說說在開發過程中使用單例時，幾種可能存在的誤區。

1.有些童鞋不通過GCD-once (一次性程式碼)來建立單例，而是通過if條件語句判斷例項物件是否為nil來建立。

來看程式碼：

static id _instance;

+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
if (!_instance) {
_instance = [super allocWithZone:zone];
}
return _instance;
}

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

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

建立單例的過程，並沒有使用GCD-once (一次性程式碼)，而是通過判斷靜態例項是否已經存在來建立單例。這樣的寫法，正常看來是沒有問題的，但是，還是存在一定的隱患 →→ 多執行緒的情況。

咱們來具體分析一下：

現在有兩項任務，需要運用併發佇列 + 非同步函式開啟兩條執行緒(執行緒A、執行緒B)來執行，而執行緒A與執行緒B所要執行的任務中都需要用到person單例，此時，如果通過上述程式碼來獲取單例，就會出現隱患了。當執行緒A來到allocWithZone 方法時，發現單例是nil ，所以，就會準備執行 _instance = [super allocWithZone:zone] ，注意，這裡說到是“準備要執行”，而正好在這個時候，執行緒B也來到了 allocWithZone 方法，判斷髮現單例還是nil ，所以，執行緒B也會開始執行 _instance = [super allocWithZone:zone] ，這樣一來，就會創建出兩個單例物件(二者記憶體地址不一樣)，這就失去了單例存在的意義，進而就會引發一連串類似於資料對應不一致的問題了。。

這樣的問題是有可能發生的，而且不好重現，更不好定位問題的癥結所在，所以會很頭疼。。。。

而通過GCD-once(一次性程式碼)來建立單例物件，就會避免這樣的問題。首先，GCD-once(一次性程式碼)內部是執行緒安全的，這就已經排除了隱患，其次，GCD-once作為全域性的一次性程式碼，無論是否為多執行緒，只要有一條執行緒已經進入到了GCD-once的內部程式碼，那麼其他執行緒即便是原本需要執行該程式碼，也不會執行了。

分析這個誤區，一是希望有這種誤區的童鞋儘早認清其隱患，二是希望使用單例的童鞋們能對單例的正確寫法有更深刻的理解，而不僅僅是停留在copy程式碼的層面。

2.單例的使用，切不可用繼承(某個單例繼承自某個單例)。

因為單例的建立程式碼都是一樣的，所以，有些童鞋為了避免多次重複編寫建立單例的程式碼，就想通過繼承的方式來省去建立單例的程式碼。於是，就會在寫好一個單例後，讓其他單例都繼承自這個類。

比如說，文章一開始建立單例的例項程式碼中，建立了一個WSHLPerson類的單例，此時，又有WSHLChinese和WSHLAmerican兩個類也是需要運用單例模式，於是，有些童鞋就會直接讓這兩個類繼承自WSHLPerson，然後在這兩個類中什麼都不做。因為反正父類中提供了建立單例的 sharedInstance 方法。

下面，咱們就通過實際程式碼測試，來看一下這樣做到底可不可以。

在控制器中引入建立的WSHLChinese和WSHLAmerican這兩個類的.h檔案，然後在控制器的 touchesBegan 方法中，分別建立WSHLChinese和WSHLAmerican單例物件

然後咱們列印一下這兩個單例物件

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
NSLog(@"----%@----",[WSHLChinese sharedInstance]);
NSLog(@"----%@----",[WSHLAmerican sharedInstance]);
}

得到的結果如下：

2018-12-12 15:23:11.028602+0800 TestGCD[3347:122815] ----<WSHLChinese: 0x604000007b50>----
2018-12-12 15:23:11.029014+0800 TestGCD[3347:122815] ----<WSHLChinese: 0x604000007b50>----

輸入結果顯示，建立的兩個單例都是屬於WSHLChinese類。為什麼會這樣呢？

因為建立單例的程式碼是通過GCD-once(一次性程式碼)完成的，整個程式只會執行一次這段程式碼，因此，由於是建立WSHLChinese單例的程式碼在前，所以當WSHLChinese這個單例建立完成後，單例(全域性的static)已經存在了，那麼後續的WSHLAmerican建立單例時，就不會再執行GCD-once程式碼了，而是直接返回建立好的單例物件了，也就是WSHLChinese單例。同樣的，如果將上面兩行程式碼互換位置，先建立WSHLAmerican單例，後建立WSHLChinese單例，那麼結果就會是兩個單例都是WSHLAmerican類。

因此，在實際開發中使用單例，切勿用繼承的方式來省去建立單例的程式碼。

那麼，既然建立單例的程式碼都是一樣的，如何能夠做到不重複編寫呢？答案：將單例的建立過程封裝在一個巨集定義裡面。

新建一個繼承自NSObject的類，將.m檔案delete，.h檔案中的所有預備程式碼全部delete。然後定義兩個巨集，分別對應單例所在類的.h和.m檔案中的程式碼：

/**
.h檔案
*/
#define WSHLSingletonH + (instancetype)sharedInstance;

/**
。m檔案
*/
#define WSHLSingletonM \
\
static id _instance;\
\
+ (instancetype)sharedInstance {\
static dispatch_once_t onceToken;\
dispatch_once(&onceToken, ^{\
_instance = [[self alloc] init];\
});\
return _instance;\
}\
\
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {\
static dispatch_once_t onceToken;\
dispatch_once(&onceToken, ^{\
_instance = [super allocWithZone:zone];\
});\
return _instance;\
}\
\
- (nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone {\
return _instance;\
}

這樣的話，以後新建單例，直接在.h、.m檔案中加入兩個巨集就可以了。下面以Car為例，示範一下：

.h檔案

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "WSHLSingleton.h"

@interface WSHLCar : NSObject 

WSHLSingletonH

@end

.m檔案

#import "WSHLCar.h"

@implementation WSHLCar

WSHLSingletonM

@end

使用這個單例：

NSLog(@"%@",[WSHLCar sharedInstance]);

這樣，就解決了重複程式碼的問題了。

當然了，可能有些童鞋建立單例的方法名不喜歡用通用的 sharedInstance，而是想用 sharedCar、sharedPerson等等，這也很簡單，只要在巨集定義裡面加上個引數即可，這裡就不再羅列程式碼了，有興趣的童鞋自行搞一下好啦~~

好了，以上就是關於單例的使用自己的一些見解與看法，希望園友們多多指正不正確的地方，共同學習，共同進步。。

單例的使用--誤區分析

您可能也會喜歡…