《Effective Objective-C 》超级干货三部曲系列迎来了最后一篇:技巧篇,这一篇总结汇总了这本书中一些用来解决问题的偏向“设计模式”的知识点。
不知道笔者所谓的三部曲的童鞋们可以看一下这张图:
前两篇传送门:
《Effective Objective-C 》超级干货三部曲(一):概念篇
《Effective Objective-C 》超级干货三部曲(二):规范篇
第9条 以“类族模式“隐藏实现细节
在iOS开发中,我们也会使用“类族”(class cluster)这一设计模式,通过“抽象基类”来实例化不同的实体子类。
举个🌰 :
1 | + (UIButton *)buttonWithType:(UIButtonType)type; |
在这里,我们只需要输入不同的按钮类型(UIButtonType)就可以得到不同的UIButton的子类。在OC框架中普遍使用这一设计模式。
为什么要这么做呢?
笔者认为这么做的原因是为了“弱化”子类的具体类型,让开发者无需关心创建出来的子类具体属于哪个类。(这里觉得还有点什么,但是还没有想到,欢迎补充!)
我们可以看一个具体的例子:
对于“员工”这个类,可以有各种不同的“子类型”:开发员工,设计员工和财政员工。这些“实体类”可以由“员工”这个抽象基类来获得:
1. 抽象基类
1 | //EOCEmployee.h |
1 | //EOCEmployee.m |
我们可以看到,将EOCEmployee作为抽象基类,这个抽象基类有一个初始化方法,通过这个方法,我们可以得到多种基于这个抽象基类的实体子类:
2. 实体子类(concrete subclass):
1 | @interface EOCEmployeeDeveloper : EOCEmployee |
注意:
如果对象所属的类位于某个类族中,那么在查询类型信息时就要小心。因为类族中的实体子类并不与其基类属于同一个类。
第10条:在既有类中使用关联对象存放自定义数据
我们可以通“关联对象”机制来把两个对象连接起来。这样我们就可以从某个对象中获取相应的关联对象的值。
先看一下关联对象的语法:
1. 为某个对象设置关联对象的值:
void objc_setAssociatedObject(id object, void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)
这里,第一个参数是主对象,第二个参数是键,第三个参数是关联的对象,第四个参数是存储策略:是枚举,定义了内存管理语义。
2. 根据给定的键从某对象中获取相应的关联对象值:
id objc_getAssociatedObject(id object, void *key)
3. 移除指定对象的关联对象:
void objc_removeAssociatedObjects(id object)
举个例子:
1 |
|
第13条:用“方法调配技术”调试“黑盒方法”
与选择子名称相对应的方法是可以在运行期被改变的,所以,我们可以不用通过继承类并覆写方法就能改变这个类本身的功能。
那么如何在运行期改变选择子对应的方法呢?
答:通过操纵类的方法列表的IMP指针
什么是类方法表?什么是IMP指针呢?
类的方法列表会把选择子的名称映射到相关的方法实现上,使得“动态消息派发系统”能够据此找到应该调用的方法。这些方法均以函数指针的形式来表示,这些指针叫做IMP。例如NSString类的选择子列表:
有了这张表,OC的运行期系统提供的几个方法就能操纵它。开发者可以向其中增加选择子,也可以改变某选择子对应的方法实现,也可以交换两个选择子所映射到的指针以达到交换方法实现的目的。
举个 :交换lowercaseString
和uppercaseString
方法的实现:
1 | Method originalMethod = class_getInstanceMethod([NSString class], @selector(lowercaseString)); |
这样一来,类方法表的映射关系就变成了下图:
这时,如果我们调用lowercaseString方法就会实际调用uppercaseString的方法,反之亦然。
然而!
在实际应用中,只交换已经存在的两个方法是没有太大意义的。我们应该利用这个特性来给既有的方法添加新功能(听上去吊吊的):
它的实现原理是:先通过分类增加一个新方法,然后将这个新方法和要增加功能的旧方法替换(旧方法名 对应新方法的实现),这样一来,如果我们调用了旧方法,就会实现新方法了。
不知道这么说是否抽象。还是举个 :
需求:我们要在原有的lowercaseString方法中添加一条输出语句。
步骤一:我们先将新方法写在NSString的分类里:
1 | @interface NSString (EOCMyAdditions) |
步骤二:交换两个方法的实现(操纵调换IMP指针)
1 | Method originalMethod = |
这样一来,我们如果交换了lowercaseString
和eoc_myLowercaseString
的方法实现,那么在调用原来的lowercaseString
方法后就可以输出新增的语句了。
1 | NSString *string = @"ThIs iS tHe StRiNg"; |
第16条:提供”全能初始化方法”
有时,由于要实现各种设计需求,一个类可以有多个创建实例的初始化方法。我们应该选定其中一个作为全能初始化方法,令其他初始化方法都来调用它。
注意:
- 只有在这个全能初始化方法里面才能存储内部数据。这样一来,当底层数据存储机制改变时,只需修改此方法的代码就好,无需改动其他初始化方法。
- 全能初始化方法是所有初始化方法里参数最多的一个,因为它使用了尽可能多的初始化所需要的参数,以便其他的方法来调用自己。
- 在我们拥有了一个全能初始化方法后,最好还是要覆写init方法来设置默认值。
1 | //全能初始化方法 |
现在,我们要创造一个squre类继承这上面这个ractangle类,它有自己的全能初始化方法:
1 | - (id)initWithDimension: (float)dimension{ |
这里有问题!
然而,因为square类是rectangle类的子类,那么它也可以使用initWithWidth: andHeight:
方法,更可以使用init
方法。那么这两种情况下,显然是无法确保初始化的图形是正方形。
因此,我们需要在这里覆写square的父类rectangle的全能初始化方法:
1 | - (id)initWithWidth:(float)width andHeight:(float)height |
这样一来,当square用initWithWidth: andHeight:
方法初始化时,就会得到一个正方形。
并且,如果用init
方法来初始化square的话,我们也可以得到一个默认的正方形。因为在rectangle类里覆写了init方法,而这个init方法又调用了initWithWidth: andHeight:
方法,并且square类又覆写了initWithWidth: andHeight:
方法,所以我们仍然可以得到一个正方形。
而且,为了让square的init方法得到一个默认的正方形,我们也可以覆写它自己的初始化方法:
1 | - (id)init{ |
我们做个总结:
因为子类的全能初始化方法(initWithDimension:)和其父类的初始化方法并不同,所以我们需要在子类里覆写initWithWidth: andHeight:
方法。
还差一点:initWithCoder:的初始化
有时,需要定义两种全能初始化方法,因为对象有可能有两种完全不同的创建方式,例如initWithCoder:
方法。
我们仍然需要调用超类的初始化方法:
在rectangle类:
1 | // Initializer from NSCoding |
在square类:
1 | // Initializer from NSCoding |
每个子类的全能初始化方法都应该调用其超类的对应方法,并逐层向上。在调用了超类的初始化方法后,再执行与本类相关的方法。
第17条:实现description方法
在打印我们自己定义的类的实例对象时,在控制台输出的结果往往是这样的:
1 | object = <EOCPerson: 0x7fd9a1600600> |
这里只包含了类名和内存地址,它的信息显然是不具体的,远达不到调试的要求。
但是!如果在我们自己定义的类覆写description方法,我们就可以在打印这个类的实例时输出我们想要的信息。
例如:
1 | - (NSString*)description { |
在这里,显示了内存地址,还有该类的所有属性。
而且,如果我们将这些属性值放在字典里打印,则更具有可读性:
1 | - (NSString*)description { |
输出结果:
1 | location = <EOCLocation: 0x7f98f2e01d20, { |
我们可以看到,通过重写
description
方法可以让我们更加了解对象的情况,便于后期的调试,节省开发时间。
第28条:通过协议提供匿名对象
匿名对象(Annonymous object),可以理解为“没有名字的对象”。有时我们用协议来提供匿名对象,目的在于说明它仅仅表示“遵从某个协议的对象”,而不是“属于某个类的对象”。
它的表示方法为:id<protocol>
。
通过协议提供匿名对象的主要使用场景有两个:
- 作为属性
- 作为方法参数
1. 匿名对象作为属性
在设定某个类为自己的代理属性时,可以不声明代理的类,而是用id
举个 :
1 | @property (nonatomic, weak) id <EOCDelegate> delegate; |
在这里使用匿名对象的原因有两个:
- 将来可能会有很多不同类的实例对象作为该类的代理。
- 我们不想指明具体要使用哪个类来作为这个类的代理。
也就是说,能作为该类的代理的条件只有一个:它遵从了
2. 匿名对象作为方法参数
有时,我们不会在意方法里某个参数的具体类型,而是遵循了某种协议,这个时候就可以使用匿名对象来作为方法参数。
举个 :
1 | - (void)setObject:(id)object forKey:(id<NSCopying>)key; |
这个方法是NSDictionary的设值方法,它的参数只要遵从了
第32条:编写“异常安全代码”时留意内存管理问题
在发生异常时的内存管理需要仔细考虑内存管理的问题:
在try块中,如果先保留了某个对象,然后在释放它之前又抛出了异常,那么除非在catch块中能处理此问题,否则对象所占内存就将泄漏。
在MRC环境下:
1 | @try { |
这里,我们用release方法释放了try中的对象,但是这样做仍然有问题:如果在doSomthingThatMayThrow
方法中抛出了异常了呢?
这样就无法执行release
方法了。
解决办法是使用@finnaly块,无论是否抛出异常,其中的代码都能运行:
1 | @try { |
####在ARC环境下呢?
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7@try {
EOCSomeClass *object = [[EOCSomeClass alloc] init];
[object doSomethingThatMayThrow];
}
@catch (...) {
NSLog(@"Whoops, there was an error. Oh well...");
}
这时,我们无法手动使用release
方法了,解决办法是使用:-fobjc-arc-exceptions 标志来加入清理代码,不过会导致应用程序变大,而且会降低运行效率。
第33条:以弱引用避免保留环
对象之间都用强指针引用对方的话会造成保留环。
两个对象的保留环:
两个对象都有一个对方的实例来作为自己的属性:
1 | @interface EOCClassA : NSObject |
两个对象都有指向对方的强指针,这样会导致这两个属性里的对象无法被释放掉。
多个对象的保留环:
如果保留环连接了多个对象,而这里其中一个对象被外界引用,那么当这个引用被移除后,整个保留环就泄漏了。
解决方案是使用弱引用:
1 | //EOCClassB.m |
这两种弱引用有什么区别呢?
unsafe_unretained:当指向EOCClassA实例的引用移除后,unsafe_unretained属性仍然指向那个已经回收的实例,
而weak指向nil:
显然,用weak字段应该是更安全的,因为不再使用的对象按理说应该设置为nil,而不应该产生依赖。
第34条:以“自动释放池快”降低内存峰值
释放对象的两种方式:
- 调用release:保留计数递减
- 调用autorelease将其加入自动释放池中。在将来清空自动释放池时,系统会向其中的对象发送release消息。
内存峰值(high-memory waterline)是指应用程序在某个限定时段内的最大内存用量(highest memory footprint)。新增的自动释放池块可以减少这个峰值:
不用自动释放池减少峰值:
1 | for (int i = 0; i < 100000; i++) { |
在这里,doSomethingWithInt:
方法可能会创建临时对象。随着循环次数的增加,临时对象的数量也会飙升,而只有在整个for循环结束后,这些临时对象才会得意释放。
这种情况是不理想的,尤其在我们无法控制循环长度的情况下,我们会不断占用内存并突然释放掉它们。
因此,我们需要用自动释放池来降低这种突兀的变化:
1 | NSArray *databaseRecords = /* ... */; |
这样一来,每次循环结束,我们都会将临时对象放在这个池里面,而不是线程的主池里面。
第35条:用“僵尸对象”调试内存管理问题
某个对象被回收后,再向它发送消息是不安全的,这并不一定会引起程序崩溃。
如果程序没有崩溃,可能是因为:
- 该内存的部分原数据没有被覆写。
- 该内存恰好被另一个对象占据,而这个对象可以应答这个方法。
如果被回收的对象占用的原内存被新的对象占据,那么收到消息的对象就不会是我们预想的那个对象。在这样的情况下,如果这个对象无法响应那个方法的话,程序依旧会崩溃。
因此,我们希望可以通过一种方法捕捉到对象被释放后收到消息的情况。
这种方法就是利用僵尸对象!
Cocoa提供了“僵尸对象”的功能。如果开启了这个功能,运行期系统会把所有已经回收的实例转化成特殊的“僵尸对象”(通过修改isa指针,令其指向特殊的僵尸类),而不会真正回收它们,而且它们所占据的核心内存将无法被重用,这样也就避免了覆写的情况。
在僵尸对象收到消息后,会抛出异常,它会说明发送过来的消息,也会描述回收之前的那个对象。
第38条:为常用的块类型创建typedef
如果我们需要重复创建某种块(相同参数,返回值)的变量,我们就可以通过typedef来给某一种块定义属于它自己的新类型
例如:
1 | int (^variableName)(BOOL flag, int value) =^(BOOL flag, int value){ |
这个块有一个bool参数和一个int参数,并返回int类型。我们可以给它定义类型:
typedef int(^EOCSomeBlock)(BOOL flag, int value);
再次定义的时候,就可以通过简单的赋值来实现:
1 | EOCSomeBlock block = ^(BOOL flag, int value){ |
定义作为参数的块:
1 | - (void)startWithCompletionHandler: (void(^)(NSData *data, NSError *error))completion; |
这里的块有一个NSData参数,一个NSError参数并没有返回值
1 | typedef void(^EOCCompletionHandler)(NSData *data, NSError *error); |
通过typedef定义块签名的好处是:如果要某种块增加参数,那么只修改定义签名的那行代码即可。
第39条:用handler块降低代码分散程度
下载网络数据时,如果使用代理方法,会使得代码分布不紧凑,而且如果有多个下载任务的话,还要在回调的代理中判断当前请求的类型。但是如果使用block的话,就可以让网络下载的代码和回调处理的代码写在一起,这样就可以同时解决上面的两个问题:
用代理下载:
1 | - (void)fetchFooData { |
用块下载:
1 | - (void)fetchFooData { |
还可以将处理成功的代码放在一个块里,处理失败的代码放在另一个块中:
1 | “ |
这样写的好处是,我们可以将处理成功和失败的代码分开来写,看上去更加清晰。
我们还可以将 成功和失败的代码都放在同一个块里:
1 | “ |
这样做的好处是,如果及时下载失败或中断了,我们仍然可以取到当前所下载的data。而且,如果在需求上指出:下载成功后得到的数据很少,也视为失败,那么单一块的写法就很适用,因为它可以取得数据后(成功)再判断其是否是下载成功的。
第40条:用块引用其所属对象时不要出现保留环
如果块捕获的对象直接或间接地保留了块本身,那么就需要小心保留环问题:
1 | @implementation EOCClass { |
在这里出现了保留环:块要设置_fetchedData变量,就需要捕获self变量。而self(EOCClass实例)通过实例变量保留了获取器_networkFetcher,而_networkFetcher又保留了块。
解决方案是:在块中取得了data后,将_networkFetcher设为nil。
1 | - (void)downloadData { |
第41条:多用派发队列,少用同步锁
多个线程执行同一份代码时,很可能会造成数据不同步。作者建议使用GCD来为代码加锁的方式解决这个问题。
方案一:使用串行同步队列来将读写操作都安排到同一个队列里:
1 | _syncQueue = dispatch_queue_create("com.effectiveobjectivec.syncQueue", NULL); |
这样一来,读写操作都在串行队列进行,就不容易出错。
但是,还有一种方法可以让性能更高:
方案二:将写操作放入栅栏快中,让他们单独执行;将读取操作并发执行。
1 | _syncQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); |
1 | //设置字符串 |
显然,数据的正确性主要取决于写入操作,那么只要保证写入时,线程是安全的,那么即便读取操作是并发的,也可以保证数据是同步的。
这里的
dispatch_barrier_async
方法使得操作放在了同步队列里“有序进行”,保证了写入操作的任务是在串行队列里。
第42条:多用GCD,少用performSelector系列方法
在iOS开发中,有时会使用performSelector来执行某个方法,但是performSelector系列的方法能处理的选择子很局限:
- 它无法处理带有多个参数的选择子。
- 返回值只能是void或者对象类型。
但是如果将方法放在块中,通过GCD来操作就能很好地解决这些问题。尤其是我们如果想要让一个任务在另一个线程上执行,最好应该将任务放到块里,交给GCD来实现,而不是通过performSelector方法。
举几个 来比较这两种方案:
1. 延后执行某个任务的方法:
1 | // 使用 performSelector:withObject:afterDelay: |
2. 将任务放在主线程执行:
1 | // 使用 performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone: |
注意:
如果waitUntilDone的参数是Yes,那么就对应GCD的dispatch_sync方法。
我们可以看到,使用GCD的方式可以将线程操作代码和方法调用代码写在同一处,一目了然;而且完全不受调用方法的选择子和方法参数个数的限制。
第43条:掌握GCD及操作队列的使用时机
除了GCD,操作队列(NSOperationQueue)也是解决多线程任务管理问题的一个方案。对于不同的环境,我们要采取不同的策略来解决问题:有时候使用GCD好些,有时则是使用操作队列更加合理。
使用NSOperation和NSOperationQueue的优点:
- 可以取消操作:在运行任务前,可以在NSOperation对象调用cancel方法,标明此任务不需要执行。但是GCD队列是无法取消的,因为它遵循“安排好之后就不管了(fire and forget)”的原则。
- 可以指定操作间的依赖关系:例如从服务器下载并处理文件的动作可以用操作来表示。而在处理其他文件之前必须先下载“清单文件”。而后续的下载工作,都要依赖于先下载的清单文件这一操作。
- 监控NSOperation对象的属性:可以通过KVO来监听NSOperation的属性:可以通过isCancelled属性来判断任务是否已取消;通过isFinished属性来判断任务是否已经完成。
- 可以指定操作的优先级:操作的优先级表示此操作与队列中其他操作之间的优先关系,我们可以指定它。
第44条:通过Dispath Group机制,根据系统资源状况来执行任务
有时需要等待多个并行任务结束的那一刻执行某个任务,这个时候就可以使用dispath group函数来实现这个需求:
通过dispath group函数,可以把并发执行的多个任务合为一组,于是调用者就可以知道这些任务何时才能全部执行完毕。
1 | //一个优先级低的并发队列 |
第45条:使用dispatch_once来执行只需运行一次的线程安全代码
有时我们可能只需要将某段代码执行一次,这时可以通过dispatch_once函数来解决。
dispatch_once函数比较重要的使用例子是单例模式:
我们在创建单例模式的实例时,可以使用dispatch_once函数来令初始化代码只执行一次,并且内部是线程安全的。
而且,对于执行一次的block来说,每次调用函数时传入的标记都必须完全相同,通常标记变量声明在static或global作用域里。
1 | + (id)sharedInstance { |
我们可以这么理解:在dispatch_once块中的代码在程序启动到终止的过程里,只要运行了一次后,就给自己加上了注释符号,不再存在了。
第49条:对自定义其内存管理语义的collection使用无缝桥接
通过无缝桥接技术,可以再Foundation框架中的OC对象和CoreFoundation框架中的C语言数据结构之间来回转换。
创建CoreFoundation中的collection时,可以指定如何处理其中的元素。然后利用无缝桥接技术,可以将其转换为OCcollection。
简单的无缝桥接演示:
1 | NSArray *anNSArray = @[@1, @2, @3, @4, @5]; |
这里,__bridge
表示ARC仍然具备这个OC对象的所有权。CFArrayGetCount
用来获取数组的长高度。
为什么要使用无缝桥接技术呢?因为有些OC对象的特性是其对应的CF数据结构不具备的,反之亦然。因此我们需要通过无缝桥接技术来让这两者进行功能上的“互补”。
最后的话
终于总结完了,还是有个别知识点理解得不是很透彻,需要反复阅读和理解消化。希望各位小伙伴多多提出宝贵意见,交流学习~
————————————————- 2018年7月17日更新 ————————————————-
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