单例模式-Singleton Pattern是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。【学习难度：★☆☆☆☆，使用频率：★★★★☆】

确保对象的唯一性——单例模式 （一）：单例模式的动机，单例模式概述
确保对象的唯一性——单例模式 （二）：负载均衡器的设计与实现
确保对象的唯一性——单例模式 （三）：饿汉式单例与懒汉式单例的讨论
确保对象的唯一性——单例模式 （四）：一种更好的单例实现方法（静态内部类）
确保对象的唯一性——单例模式 （五）：单例模式总结

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

注意：
1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

介绍
意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。
何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。
如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。
关键代码：构造函数是私有的。

应用实例:
1、一个党只能有一个主席。
2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。
3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。

优点:
1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。
2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

缺点:
没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

使用场景：
1、要求生产唯一序列号。
2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

注意事项：getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

iOS中的单例模式：

ARC中单例实现步骤

1 在类的内部提供一个static修饰的全局变量
2 提供一个类方法，方便外界访问
3 重写+allocWithZone方法，保证永远都只为单例对象分配一次内存空间
4 严谨起见，重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法

#import "Tools.h"

@implementation Tools
// 创建静态对象 防止外部访问
static Tools *_instance;
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
//    @synchronized (self) {
//        // 为了防止多线程同时访问对象，造成多次分配内存空间，所以要加上线程锁
//        if (_instance == nil) {
//            _instance = [super allocWithZone:zone];
//        }
//        return _instance;
//    }
    // 也可以使用一次性代码
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        if (_instance == nil) {
            _instance = [super allocWithZone:zone];
        }
    });
    return _instance;
}
// 为了使实例易于外界访问 我们一般提供一个类方法
// 类方法命名规范 share类名|default类名|类名
+(instancetype)shareTools
{
    //return _instance;
    // 最好用self 用Tools他的子类调用时会出现错误
    return [[self alloc]init];
}
// 为了严谨，也要重写copyWithZone 和 mutableCopyWithZone
-(id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
    return _instance;
}
-(id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

MRC单例实现步骤

1 在类的内部提供一个static修饰的全局变量
2 提供一个类方法，方便外界访问
3 重写+allocWithZone方法，保证永远都只为单例对象分配一次内存空间
4 严谨起见，重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法
5 重写release方法
6 重写retain方法
7 建议在retainCount方法中返回一个最大值

配置MRC环境

1 注意ARC不是垃圾回收机制，是编译器特性
2 配置MRC环境：build setting ->搜索automatic ref->修改为N0

-(oneway void)release
{
    
}
-(instancetype)retain
{
    return _instance;
}
-(NSUInteger)retainCount
{
    return MAXFLOAT;
}

一劳永逸，单例模式的优化
如果想要一劳永逸，我们将面临两个问题
1：如何写一份单例代码在ARC和MRC环境下都适用？
2：如何使一份单例代码可以多个类共同使用
为了解决这两个问题，我们可以在PCH文件使用代参数的宏和条件编译
利用条件编译来判断是ARC还是MRC环境

#if __has_feature(objc_arc)
//如果是ARC，那么就执行这里的代码1
#else
//如果不是ARC，那么就执行代理的代码2
#endif

注意：单例模式不可以使用继承，因为使用继承，同时也会继承静态变量，当子类和父类同时创建的时候只会创建一个先创建的实例对象。
Single.h文件

#define singleH(name) +(instancetype)share##name;

#if __has_feature(objc_arc)

#define singleM(name) static id _instance;\
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone\
{\
    static dispatch_once_t onceToken;\
    dispatch_once(&onceToken, ^{\
        _instance = [super allocWithZone:zone];\
    });\
    return _instance;\
}\
\
+(instancetype)share##name\
{\
    return [[self alloc]init];\
}\
-(id)copyWithZone:(NSZone *)zone\
{\
    return _instance;\
}\
\
-(id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone\
{\
    return _instance;\
}
#else
#define singleM static id _instance;\
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone\
{\
static dispatch_once_t onceToken;\
dispatch_once(&onceToken, ^{\
_instance = [super allocWithZone:zone];\
});\
return _instance;\
}\
\
+(instancetype)shareTools\
{\
return [[self alloc]init];\
}\
-(id)copyWithZone:(NSZone *)zone\
{\
return _instance;\
}\
-(id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone\
{\
return _instance;\
}\
-(oneway void)release\
{\
}\
\
-(instancetype)retain\
{\
    return _instance;\
}\
\
-(NSUInteger)retainCount\
{\
    return MAXFLOAT;\
}
#endif

用法：
在.h文件中调用singleH(类名)
在.m文件中调用singleM(类名)
创建类时直接调用share类名方法即可。

单例模式中，为什么用 static 修饰 dispatch_once_t？

比如:

+ (instancetype)sharedManager
{
    static PhotoManager *sharedPhotoManager = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        sharedPhotoManager = [[PhotoManager alloc] init];
        NSLog(@"Singleton has memory address at: %@", sharedPhotoManager);
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        sharedPhotoManager->_photosArray = [NSMutableArray array];
    });
    return sharedPhotoManager;
}

这里有：

static PhotoManager *sharedPhotoManager = nil;
static dispatch_once_t onceToken;

为何用static修饰？不用staitc有何影响？
答：静态局部变量，虽然作用域没变，但是可以整个程序生命周期都保持不被销毁。

参考文章：
iOS-单例模式写一次就够了