单例模式与原型模式

前言

建立型模式（Creational Patterns）提供了一种在建立对象的同时隐藏建立逻辑的方式，而不是使用 new 运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例须要建立哪些对象时更加灵活。建立型模式有多种，本文将简单介绍其中的单例模式（Singleton Pattern）与原型模式（Prototype Pattern），这两种设计模式都是处理对象建立的设计模式。

单例模式 Singleton Pattern

单例模式能够说是最经常使用的设计模式之一。单例模式涉及到一个单一的类，该类负责建立本身的对象，同时确保只建立这个类的一个实例。这个类提供了一种访问其惟一的对象的方式，能够直接访问，不须要外部实例化该类的对象。 简单来讲，单例模式具备如下 3 个特色：

1. 单例类只能有一个实例。
2. 单例类必须可以自我实例化。
3. 单例类必须给全部其余对象提供一个全局访问点。

应用

单例模式是编程中应用比较多的一种设计模式。比较常见的应用场景有：

1. 有状态的工具类对象，各类存储config类
2. 建立对象耗时过多或耗资源过多的对象，好比频繁访问数据库或文件的对象
3. 系统只须要一个实例对象，负责统筹全局的对象等等

单例模式在多线程的应用场合下必须当心使用。若是当惟一实例还没有建立时，有两个线程同时调用建立方法，那么它们同时没有检测到惟一实例的存在，从而同时各自建立了一个实例， 这样就有两个实例被构造出来，从而违反了单例模式中实例惟一的原则，所以在使用时须要保证其线程安全。此外，因为单例模式使得对象是能够全局访问和修改的，在实现该类时对于其中的一些变量也应当保证线程读写安全。

+ (instancetype)sharedInstance {
    static id sharedInstance = nil;
    static dispatch_once_t onceToken = 0;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        sharedInstance = [[self alloc] init];
    });
    return sharedInstance;
}
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优缺点

优势：

1. 在内存里只有一个实例，减小了内存的开销，尤为是频繁的建立和销毁实例
2. 避免对资源的多重占用
3. 能够全局访问

缺点：

1. 没有接口，不能继承，难以拓展
2. 单例类的职责太重，必定程度上违背了单一职责原则
3. 因为是全局变量，在一个地方更改可能会影响其余区域

原型模式 Prototype Pattern

所谓原型模式就是用原型实例指定建立对象的种类，而且经过复制这些原型建立新的对象。原型模式能够说是全部设计模式中最简单的一种，其核心就是实现一个原型接口，该接口用于建立当前对象的克隆。当直接建立对象的代价比较大时，则采用这种模式。例如，一个对象须要在一个高代价的数据库操做以后被建立。咱们能够缓存该对象，在下一个请求时返回它的克隆，在须要的时候更新数据库，以此来减小数据库调用。

应用

原型模式的实现主要涉及 3 个角色

1. Client：提出建立对象的请求
2. Prototype：这是一个抽象角色，定义了具体原型类所需实现的方法。
3. Concrete Prototype：此角色须要实现 Prototype 要求的克隆接口。

原型模式十分简单，只须要实现 clone 接口便可。但 clone 时须要注意深拷贝和浅拷贝的区别。

浅拷贝：使用一个已知实例对新建立实例的成员变量逐个赋值，这个方式被称为浅拷贝。

深拷贝：当一个类的拷贝构造方法，不只要复制对象的全部非引用成员变量值，还要为引用类型的成员变量建立新的实例，而且初始化为形式参数实例值。

简单来讲，对于对象 A 引用对象 B，对 A 进行浅拷贝得到的是对象 A1 引用对象 B，对 A 进行深拷贝得到的是对象 A1 引用对象 B1。

优缺点

优势：

1. 使用原型模式建立对象比直接new一个对象在性能上要好的多，由于Object类的clone方法是一个本地方法，它直接操做内存中的二进制流，特别是复制大对象时，性能的差异很是明显。
2. 使用原型模式的另外一个好处是简化对象的建立，使得建立对象就像咱们在编辑文档时的复制粘贴同样简单。

缺点：

1. 必须实现克隆接口
2. 配备克隆方法须要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不必定很容易，特别当一个类引用含有循环结构的时候

单例模式与原型模式的对比

原型模式是在已指定对象的基础上，而后经过拷贝这些原型对象建立新的对象。而单例模式模式的核心是将类的构造方法私有化，以后在类的内部产生实例化对象，并经过静态方法返回实例化对象的应用。