本文由子龍山人原創(chuàng),原文鏈接：http://www.zilongshanren.com/cocos2d-x-design-pattern-singleton1/

cocos2d-x 官網(wǎng)： http://www.cocos.com/docs/html5/v3/singleton-objs/zh.html

1.Cocos2D-x中的單例如下：

CCDirector ,CCTextureCache, CCSpriteFrameCache, CCAnimationCache, CCUserDefault, CCNotificationCenter刹碾， CCShaderCache， CCScriptEngineManager， CCFileUtils香罐， SimleAudioEngie

為什么會(huì)存在這樣一些單例呢德崭？

CCDirector單例:

它負(fù)責(zé)管理初始化OpenGL渲染窗口以及游戲場景的流程控制阶捆，它是cocos2dx游戲開發(fā)中必不可少的類之一双肤。

為什么要把此類設(shè)計(jì)成單例對(duì)象呢杉适？
因?yàn)橄夷簦粋€(gè)游戲只需要有一個(gè)游戲窗口就夠了鸟辅，所以，只需要初始化一次OpenGL渲染窗口莺葫。而且場景的流程控制功能匪凉，也只需要存在一個(gè)這樣的場景控制對(duì)象即可。為了保證CCDirector類只存在一個(gè)實(shí)例對(duì)象捺檬，就必須使用單例模式再层。

CCTextureCache單例:

此類主要負(fù)責(zé)加載游戲當(dāng)中所需要的紋理圖片資源，這些資源加載好以后堡纬，就可以一直保留在內(nèi)存里面聂受，當(dāng)下次再需要使用此紋理的時(shí)候，直接返回相應(yīng)的紋理對(duì)象引用就可以了烤镐，無需再重復(fù)加載蛋济。當(dāng)然，這樣做可能會(huì)很浪費(fèi)內(nèi)存炮叶，所以cocos2dx采用了一種引用計(jì)數(shù)的方式來管理對(duì)象內(nèi)存碗旅，當(dāng)紋理剛被加載進(jìn)來的時(shí)候，引用計(jì)數(shù)為1悴灵。如果使用此紋理對(duì)象創(chuàng)建一個(gè)精靈扛芽，那么此紋理對(duì)象引用會(huì)加1.如果精靈被釋放，則相應(yīng)的引用計(jì)數(shù)減1.當(dāng)紋理的引用計(jì)數(shù)變?yōu)?的時(shí)候积瞒，紋理所占用的內(nèi)存自然就會(huì)被釋放掉川尖。這也是為什么在收到內(nèi)存警告的時(shí)候，會(huì)調(diào)用CCTextureCache的removeUnusedTextures方法茫孔。此方法會(huì)將所有引用計(jì)數(shù)為1的紋理對(duì)象全部釋放掉叮喳。單從字面上看被芳，Cache，即緩存的意思馍悟。它以犧牲一定的內(nèi)存壓力為代價(jià)畔濒，帶來的是游戲性能的提升。這種cache技術(shù)锣咒，在游戲開發(fā)中比比皆是侵状。注：IO操作對(duì)游戲性能影響非常大，要極力避免Ｒ阏Ｈば帧！

擴(kuò)展：

類似的CCSpriteFrameCache悼嫉、CCAnimationCache和CCShaderCache艇潭，它們也都是緩存類，分別負(fù)責(zé)緩存SpriteFrame戏蔑、Animation和Shader蹋凝。這樣做的原因無非就是為了性能，以空間換時(shí)間.

CCUserDefault單例:

此類主要是用來保存游戲中的數(shù)據(jù)用的总棵，它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)xml文件鳍寂，并把用戶自定義的數(shù)據(jù)以key-value的形式存儲(chǔ)到此xml文件中。此類為什么會(huì)變成單例類呢彻舰？原因也很簡單伐割，因?yàn)轭愃七@種操作數(shù)據(jù)文件，或者配置文件的類刃唤，通常只需要在程序運(yùn)行過程中存在一個(gè)實(shí)例即可隔心。

CCNotificationCenter單例:

這是一個(gè)通知中心，它其實(shí)還運(yùn)用了一個(gè)觀察者模式尚胞，這里暫時(shí)不討論硬霍。該通知中心理論上也是只需要一個(gè)就夠了。但是笼裳，cocos2d-x在實(shí)現(xiàn)此單例的時(shí)候唯卖，并沒有將此類的構(gòu)造函數(shù)私有么，我在猜想躬柬，是不是開發(fā)人員有意為之呢拜轨？或者多個(gè)通知中心也有其存在的價(jià)值。這個(gè)大家可以討論一下允青。

CCScriptEngineManager單例:

此類包含一個(gè)實(shí)現(xiàn)了CCScriptEngineProtocl接口的對(duì)象引用橄碾，它可以幫助我們方便地找到LuaEngine對(duì)象。這里單例的作用純粹變成了LuaEngine的一個(gè)全局訪問點(diǎn)了。

為什么不直接把LuaEngine作為單例對(duì)象呢?

是否在某些情況之下法牲，可能需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)LuaEngine對(duì)象史汗？如果考慮到cocos2d-x還可以同時(shí)支持其它的腳本引擎，那也可以相應(yīng)的把另外的腳本引擎設(shè)計(jì)成單例類拒垃。當(dāng)然停撞，這樣做無疑會(huì)使引擎里面的單例過多〉课停考慮到單例模式近年來被廣大開發(fā)者所詬病戈毒，已將其列入“反模式”。這里引用CCScriptEngineManager單例類谤牡，給其它引擎對(duì)象提供訪問的惟一全局點(diǎn)副硅，這也不失為一個(gè)辦法姥宝。不知我的推測是否正確翅萤？

CCFileUtils類:

該類是一個(gè)工具類。工具類和配置文件類腊满，它們絕大多數(shù)情況也都是設(shè)計(jì)成單例的套么。因?yàn)樗鼈儧]有存在多個(gè)實(shí)例的必要。同時(shí)碳蛋，它們也可以實(shí)現(xiàn)為一組類方法胚泌，這樣無需創(chuàng)建對(duì)象也能夠使用。

SimpleAudioEngine類:

它也被設(shè)計(jì)成了一個(gè)單例類肃弟。因?yàn)樗峁┙o了開發(fā)人員最簡單的聲音操作接口玷室，可以方便地處理游戲中的背景音樂和音效。此類同時(shí)還應(yīng)用了外觀模式笤受，把CocoDenshion子系統(tǒng)中的復(fù)雜功能給屏蔽起來了穷缤，簡化了客戶端程序員的調(diào)用箩兽。該類為什么要設(shè)計(jì)成單例汗贫，是因?yàn)榈教幎家L問它。設(shè)計(jì)成單例會(huì)很方便部蛇，而且它與其它對(duì)象沒有什么聯(lián)系涯鲁，不好使用對(duì)象組合撮竿。

2.使用單例模式的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：簡單易用，限制一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例髓需，可以減少創(chuàng)建多個(gè)對(duì)象可能會(huì)引起的內(nèi)存問題的風(fēng)險(xiǎn)僚匆，包括內(nèi)存泄漏咧擂、內(nèi)存占用問題檀蹋。

缺點(diǎn)：單例模式因?yàn)樘峁┝艘粋€(gè)全局的訪問點(diǎn)俯逾，你可以在程序的任何地方輕而易取地訪問到贸桶，這本身就是一種高耦合的設(shè)計(jì)。一旦單例改變以后桌肴，其它模板都需要修改皇筛。另外，單例模式使得對(duì)象變成了全局的了坠七。學(xué)過面對(duì)對(duì)象編程的人都知道水醋，全局變量是非常邪惡的，要盡量不要使用彪置。而且單例模式會(huì)使得對(duì)象的內(nèi)存在程序結(jié)束之前一直存在拄踪，在一些使用GC的語言里面，這其實(shí)就是一種內(nèi)存泄漏宫蛆，因?yàn)樗鼈冇肋h(yuǎn)都不到釋放。當(dāng)然耀盗，也可以通過提供一些方法來釋放單例對(duì)象所占用的內(nèi)存卦尊，比如前面提到的XXXCache對(duì)象，都有相應(yīng)的Purge方法岂却。最后忿薇，cocos2dx里面實(shí)現(xiàn)的單例裙椭，99%都不是線程安全的。

在討論優(yōu)缺點(diǎn)的時(shí)候署浩，讀者想必也看出來了揉燃，缺點(diǎn)比優(yōu)點(diǎn)多多了。這是給大家提個(gè)醒筋栋，以后使用單例模式的時(shí)候要謹(jǐn)慎，不要濫用抢腐。因?yàn)榇四Ｊ阶钊菀妆粸E用捣域。只有真正符合單例模式應(yīng)用場景的時(shí)候，才能考慮逐样。不要為了訪問方便挪捕，就把任何類都弄成單例滞乙，這樣，到最后硬耍，你會(huì)發(fā)現(xiàn)你的程序里面就只剩下一堆單例和工廠了墩朦。此外，單例模式正在消減，比如CCActionManager和CCTouchDispatcher在cocos2d1.0之前也是單例，現(xiàn)在變成了CCDirector類的屬性了凰荚。而且Riq（cocos2d-iphone的作者）也有在郵件中提到燃观，以后CCDirector對(duì)象也會(huì)變成非單例，并且允許一個(gè)游戲中創(chuàng)建多個(gè)游戲窗口便瑟。

3.單例模式的定義

public class Singleton
{
public:
//全局訪問點(diǎn)
static Singleton* SharedSingleton()
{
if(NULL == m_spSingleton)
{
m_spSingleton = new Singleton();
}
return m_spSingleton;
}
private:
static Singleton* m_spSingleton;
Singleton();
Singleton(const Singleton& other);
Singleton& operator=(const Singleton& other);
};
Singleton* Singleton::m_spSingleton = NULL;

注意缆毁，這里只是最基本的實(shí)現(xiàn)，它沒有考慮到線程安全到涂，也沒有考慮內(nèi)存釋放脊框。但是，這個(gè)實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)最基本的要素践啄。一：定義一個(gè)靜態(tài)變量屿讽，并把構(gòu)造函數(shù)等設(shè)置為私有的昭灵。二：提供一個(gè)全局的訪問點(diǎn)給外部訪問。

4.游戲開發(fā)中如何運(yùn)用此模式呢伐谈？

眾所周知烂完，游戲開發(fā)中離不開游戲數(shù)據(jù)保存和加載。這些數(shù)據(jù)包括關(guān)卡數(shù)據(jù)衩婚、游戲進(jìn)行中的狀態(tài)數(shù)據(jù)等窜护。這樣一些信息很多游戲模塊中都需要訪問，所以可以為之設(shè)置一個(gè)單例對(duì)象非春。我武斷地認(rèn)為柱徙，客戶端游戲開發(fā)中缓屠，至少需要一個(gè)單例對(duì)象。因?yàn)橐粋€(gè)全局的訪問點(diǎn)可以方便很多對(duì)象之間的交互护侮。根據(jù)之前的討論敌完，也可以把一些時(shí)覺需要用到的類引用保存在此單例對(duì)象中，不過只需要保存弱引用即可羊初。使用單例滨溉，最嚴(yán)重的就是怕內(nèi)存泄漏，所以长赞，大家盡量不要把單例類設(shè)計(jì)地太復(fù)雜晦攒，也不要讓它包含過多的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理工作。

二段構(gòu)建模式

所謂二段構(gòu)建得哆，就是指創(chuàng)建對(duì)象時(shí)不是直接通過構(gòu)建函數(shù)來分配內(nèi)存并完成初始化操作脯颜。取而代之的是，構(gòu)造函數(shù)只負(fù)責(zé)分配內(nèi)存贩据，而初始化的工作則由一些名為initXXX的成員方法來完成栋操。然后再定義一些靜態(tài)類方法把這兩個(gè)階段組合起來，完成最終對(duì)象的構(gòu)建饱亮。因?yàn)樵凇禖ocoa設(shè)計(jì)模式》一書中矾芙，把此慣用法稱之為“Two Stage Creation”，即“二段構(gòu)建”近上。因?yàn)榇四Ｊ皆赾ocos2d里面被廣泛使用剔宪，所以把該模式也引入過來了。

1.應(yīng)用場景：

二段構(gòu)建在cocos2d-x里面隨處可見戈锻，自從2.0版本以后歼跟，所有的二段構(gòu)建方法的簽名都改成create了。這樣做的好處是一方面統(tǒng)一接口格遭，方便記憶，另一方面是以前的類似Cocoa的命名規(guī)范不適用c++留瞳，容易引起歧義拒迅。下面以CCSprite為類，來具體闡述二段構(gòu)建的過程她倘，請(qǐng)看下列代碼：

//此方法現(xiàn)在已經(jīng)不推薦使用了璧微，將來可能會(huì)刪除
CCSprite* CCSprite::spriteWithFile(const char pszFileName)
{
return CCSprite::create(pszFileName);
}
CCSprite CCSprite::create(const char *pszFileName)
{
CCSprite *pobSprite = new CCSprite(); //1.第一階段，分配內(nèi)存
if (pobSprite && pobSprite->initWithFile(pszFileName)) //2.第二階段硬梁，初始化
{
pobSprite->autorelease(); //Ｇ傲颉！荧止！額外做了內(nèi)存管理的工作屹电。
return pobSprite;
}
CC_SAFE_DELETE(pobSprite);

return NULL;

}

如上面代碼中的注釋所示阶剑，創(chuàng)建一個(gè)sprite明顯被分為兩個(gè)步驟：1.使用new來創(chuàng)建內(nèi)存；2.使用initXXX方法來完成初始化危号。
因?yàn)镃CSprite的構(gòu)造函數(shù)也有初始化的功能牧愁，所以，我們?cè)賮砜纯碈CSprite的構(gòu)建函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

CCSprite::CCSprite(void)
: m_pobTexture(NULL)
, m_bShouldBeHidden(false)
{
}
很明顯外莲，這個(gè)構(gòu)建函數(shù)所做的初始化工作非常有限猪半，僅僅是在初始化列表里面初始化了m_pobTexture和m_bShouldBeHidden兩個(gè)變量。實(shí)際的初始化工作大部分都放在initXXX系列方法中偷线，大家可以動(dòng)手去查看源代碼磨确。

2.分析為什么要使用此模式？

這種二段構(gòu)建對(duì)于C++程序員來說声邦，其實(shí)有點(diǎn)別扭乏奥。因?yàn)閏++的構(gòu)造函數(shù)在設(shè)計(jì)之初就是用來分配內(nèi)存+初始化對(duì)象的。如果再搞個(gè)二段構(gòu)建翔忽，實(shí)則是多此一舉英融。但是，在objective-c里面是沒有構(gòu)造函數(shù)這一說的歇式，所以驶悟，在Cocoa的編程世界里，二段構(gòu)建被廣泛采用材失。而cocos2d-x當(dāng)初是從cocos2d-iphone移植過來了痕鳍，為了保持最大限度的代碼一致性，所以保留了這種二段構(gòu)建方式龙巨。這樣可以方便移植cocos2d-iphone的游戲笼呆，同時(shí)也方便cocos2d-iphone的程序員快速上手cocos2d-x。不過在后來旨别，由于c++天生不具備oc那種可以指定每一個(gè)參數(shù)的名稱的能力诗赌，所以，cocos2d-x的設(shè)計(jì)者決定使用c++的函數(shù)重載來解決這個(gè)問題秸弛。這也是后來為什么2.0版本以后铭若，都使用create函數(shù)的重載版本了.

雖然接口簽名改掉了，但是本質(zhì)并沒有變化递览，還是使用的二段構(gòu)建叼屠。二段構(gòu)建并沒有什么不好，只是更加突出了對(duì)象需要初始化绞铃。在某種程度上也可以說是一種設(shè)計(jì)強(qiáng)化镜雨。因?yàn)橥洺跏蓟且磺心涿畹腷ug的罪魁禍?zhǔn)住Ｍ瑫r(shí)儿捧，二段構(gòu)建出來的對(duì)象都是autorelease的對(duì)象荚坞，而autorelease對(duì)象是使用引用計(jì)數(shù)來管理內(nèi)存的挑宠。客戶端程序員在使用此接口創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候西剥，無需關(guān)心具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)痹栖，只要知道使用create方法可以創(chuàng)建并初始化一個(gè)自動(dòng)釋放內(nèi)存的對(duì)象即可。

在一點(diǎn)瞭空，在《Effective Java》一書中揪阿，也有提到。為每一個(gè)類提供一個(gè)靜態(tài)工廠方法來代替構(gòu)造函數(shù)咆畏，

它有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1.與構(gòu)造函數(shù)不同南捂，靜態(tài)方法有名字，而構(gòu)造函數(shù)只能通過參數(shù)重載旧找。
2.它每次被調(diào)用的時(shí)候溺健，不一定都創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象。比如Boolean.valueOf(boolean)钮蛛。
3.它還可以返回原類型的子類型對(duì)象鞭缭。
因此，使用二段構(gòu)建的原因有二：
1.兼容性魏颓、歷史遺留原因岭辣。（這也再次印證了一句話，一切系統(tǒng)都是遺留系統(tǒng)甸饱，呵呵）
2.二段構(gòu)建有其自身獨(dú)有的優(yōu)勢沦童。
3.使用此模式的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？
優(yōu)點(diǎn)：
1.顯示分開內(nèi)存分配和初始化階段叹话，讓初始化地位突出偷遗。因?yàn)槌绦騿T一般不會(huì)忘記分配內(nèi)存，但卻常常忽略初始化的作用驼壶。
2.見上面分析《Effective Java》的第1條：“為每一個(gè)類提供一個(gè)靜態(tài)工廠方法來代替構(gòu)造函數(shù)”
3.除了完成對(duì)象構(gòu)建氏豌，還可以管理對(duì)象內(nèi)存。
缺點(diǎn)：
1.不如直接使用構(gòu)造函數(shù)來得直白热凹、明了箩溃，違反直覺，但這個(gè)是相對(duì)的碌嘀。
4.此模式的定義及一般實(shí)現(xiàn)定義：將一個(gè)對(duì)象的構(gòu)建分為兩個(gè)步驟來進(jìn)行：1.分配內(nèi)存 2.初始化它的一般實(shí)現(xiàn)如下：

class Test
{
public:
//靜態(tài)工廠方法
static Test* create()
{
Test *pTest = new Test;
if (pTest && pTest->init()) {
//這里還可以做其它操作，比如cocos2d-x里面管理內(nèi)存
return pTest;
}
return NULL;
}
//
Test()
{
//分配成員變量的內(nèi)存歪架，但不初始化
}
bool init(){
//這里初始化對(duì)象成員
return true;
}
private:
//這里定義數(shù)據(jù)成員
};

5.在游戲開發(fā)中如何運(yùn)用此模式

5.在游戲開發(fā)中如何運(yùn)用此模式這個(gè)也非常簡單股冗，就是今后在使用cocos2d-x的時(shí)候，如果你繼承CCSprite實(shí)現(xiàn)自定義的精靈和蚪，你也需要按照“二段構(gòu)建”的方式止状，為你的類提供一個(gè)靜態(tài)工廠方法烹棉，同時(shí)編寫相應(yīng)的初始化方法。當(dāng)然怯疤，命名規(guī)范最好和cocos2d-x統(tǒng)一浆洗，即靜態(tài)工廠方法為create，而初始化方法為initXXXX集峦。

6.此模式經(jīng)常與哪些模式配合使用

由于此模式在GoF的設(shè)計(jì)模式中并未出現(xiàn)伏社，所以暫時(shí)不討論與其它模式的關(guān)系。最后看看cocos2d-x創(chuàng)始人王哲對(duì)于為什么要設(shè)計(jì)成二段構(gòu)建的看法：“其實(shí)我們?cè)O(shè)計(jì)二段構(gòu)造時(shí)首先考慮其優(yōu)勢而非兼容cocos2d-iphone. 初始化時(shí)會(huì)遇到圖片資源不存在等異常塔淤，而C++構(gòu)造函數(shù)無返回值摘昌，只能用try-catch來處理異常，啟用try-catch會(huì)使編譯后二進(jìn)制文件大不少高蜂，故需要init返回bool值聪黎。Symbian, Bada SDK，objc的alloc + init也都是二階段構(gòu)造”