本學期開了一門課程叫做《軟件體系結構》，講的主要是設計模式的東西，而我在之前也看過設計模式的書，正好借此機會來整理一下自己所學到的知識，因為自己在做iOS開發，所以基本上這23種設計模式我都通過objective-C來實現了。此系列文章的類圖都是來自《設計模式之禪》，有興趣的同學可以去買這本書看。
話說，在編碼編到一定的程度以后，由于代碼體系的龐大，結構的復雜，自然就會上升到設計模式高度，而現在的軟件設計又基本都是面向對象的，所以有了設計模式作支持，可以使軟件更加的穩定安全，也更易于維護與拓展。
首先來介紹最常用最簡單的單例模式（Singleton），在以后的文章中再依次介紹其他的模式。
單例模式定義
Ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it. (確保某一個類只有一個實例，而且自行實例化并向整個系統提供這個實例。)
單例模式類圖
單例模式介紹
單例模式確保在一個應用中只產生一個實例，這是很有必要的，因為在我們做軟件設計的時候，有很多對象都是只需要一個就可以了，而不需要創建眾多的對象，這樣最顯而易見的就是節省了內存空間。而且避免了這個類的頻繁的初始化與銷毀。有時為了實現某一種功能與操作而創建的類（工具類）往往也不需要多個對象，使用單例模式再合適不過。再延伸一點，有時為了節省內存對一個對象進行復用的話也可以通過單例來實現，這在手機軟件的開發中用得比較多，因為手機的內存實在是少得可憐。
單例模式優點
正如前面說的，單例模式在內存中只有一個實例，減少了內存開支。特別是一個對象需要頻繁的創建、銷毀時，而創建與銷毀的性能有無法優化，單例模式的優勢就非常明顯。
單例模式只生成一個實例，減少了系統性能開銷，當一個對象的產生需要比較多的資源時，如讀取配置、產生其他依賴對象時，則可以通過在應用啟動時直接產生一個單例對象，然后永久駐留內存的方式來解決。
單例模式可以避免對資源的多重占用。
單例模式可以在系統設置全局的訪問點，優化和共享資源訪問。
單例模式缺點
單例模式一般沒有接口，擴展很困難，除了修改代碼基本上沒有第二種途徑實現。
單例模式對測試是不利的。在并行開發環境中，如果單例模式沒有完成，是不能進行測試的。
單例模式與單一職責原則有沖突。
單例模式在iOS中的使用
單例模式在iOS開發中的使用還是蠻多的，許多Foundation、Cocoa和UIKit中的類都實現了單例模式，比如應用程序本身UIApplication、文件操作類NSFileManager、消息中心NSNotificitonCenter等系統都已經給我們實現單例，我們只需要使用就好了。在iOS中使用單例模式要使用類方法，通過類方法返回該類的唯一對象。
我知道的在iOS開發中實現單例模式主要有以下三種方式：
第一種
該方法是蘋果的官方文檔中寫的一種方式，通過覆蓋NSObject的部分方法實現，使該類無法alloc、retain、release。這是最麻煩的一種方法，也是最不好的一種方法。
static Singleton *instance = nil;
+ (Singleton *)sharedInstance
{
if (instance == nil) {
instance = [[super allocWithZone:NULL] init];
}
return instance;
}
+ (id)allocWithZone:(NSZone *)zone
{
return [[self sharedInstance] retain];
}
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
return self;
}
- (id)retain
{
return self;
}
- (NSUInteger)retainCount
{
return NSUIntegerMax; //denotes an object that cannot be released
}
- (void)release
{
//do nothing
}
- (id)autorelease
{
return self;
}可以看到這種方式，使用靜態成員維持了一個永久存在的對象，而且覆蓋了alloc方法（alloc方法會調用allocWithZone:方法），并且也覆蓋了所有與引用技術有關的方法，這都使這個對象不會被銷毀。這樣看上去基本實現了我們需要的，但是寫起來麻煩不說，還有很大的一個問題，那就是多線程問題，如果是在多線程中那么該種方法就不能保證只產生一個對象了。所以這種方式只是介紹一下，并不推薦使用。
第二種
第二種跟第一種差不多，也是通過覆蓋NSObject的方法實現的，但是它在第一種的基礎上增加了多線程的處理，所以即使在多線程下，該種方法創建的對象也是唯一的。這種方法已經有大牛為我們寫好了，全都都是通過C的宏定義#define出來了。現給出該頭文件的下載地址：
SynthesizeSingleton.h
使用時也非常方便，該頭文件也已給出使用方法，在這里我在說一下，供那些E文不好的同學使用。
使用這種方式首先把該頭文件加到我們的項目中，然后直接使用就可以了：
#import <Foundation/Foundation.h> #import "SynthesizeSingleton.h" @interface Singleton : NSObject SYNTHESIZE_SINGLETON_FOR_CLASS_HEADER(Singleton); //定義該類的屬性，方法等 @end
@implementation Singleton SYNTHESIZE_SINGLETON_FOR_CLASS(Singleton); //屬性方法的實現 @end
如此一來在使用時，通過[Singleton sharedInstance]就可以獲得該類的單例對象了。這種方法由于有了這個頭文件的支持，所以使得使用單例方便多了，而且也避免了多線程的問題。
第三種
這是最后一種也是我最推薦的一種。iOS在4.0以后推出了block和GCD，這兩個特性給iOS開發帶來的很大的便利，也使開發變得更加趣味話。那么如何通過GCD+block來實現單例模式呢，這主要歸功于dispatch_once(dispatch_once_t *predicate, ^(void)block)這個GCD的函數，他有兩個參數第一參數是一個指向dispatch_once_t類型結構體的指針，用來測試block是否執行完成，該指針所指向的結構體必須是全局的或者靜態的，第二個參數是一個返回值與參數均為空的block，在block體中進行對象的初始化即可。dispatch_once在程序的生命周期中保證只會被調用一次，所以在多線程中也不會有問題。該種方法使用方法：
+ (Singleton *)sharedInstance
{
static Singleton *instance = nil;
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
instance = [[Singleton alloc]init];
});
return instance;
}使用該種方法只需要這簡單的幾句代碼就可以實現單例了。使用起來非常方便，但是這種創建單例的方法也不是完美的，它并不能阻止人們通過alloc方法來實例化一個對象，所以這并不是嚴格意義上的單例模式，但是一般程序都是我們自己寫，我們自己記得就好了，這也沒什么可擔心的，從這一點上來說第二種方法又是比較好的，具體使用的時候呢，根據實際情況來吧，各取所需就好了。
