iOS 编写高质量Objective-C代码（二）

级别： ★★☆☆☆

标签：「iOS」「OC」「Objective-C」

作者：MrLiuQ

上一篇：

iOS 编写高质量Objective-C代码（一） 介绍了提高OC可读性和可维护性的几个小技巧。

这篇将从 面向对象 的角度分析如何提高OC的代码质量。

一、理解“ 属性 ”这一概念

属性（ @property ）是OC的一项特性。

@property ：编译器会自动生成 实例变量 和 getter 和 setter 方法。

~下文中，getter和setter方法合称为存取方法~

For Example：

@property (nonatomic, strong) UIView *qiShareView;
复制代码

等价于：

@synthesize qiShareView = _qiShareView;
- (UIView *)qiShareView;
- (void)setQiShareView:(UIView *)qiShareView;
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如果不希望自动生成存取方法和实例变量，那就要使用@dynamic关键字

@dynamic qiShareView;
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属性特质有四类：

1. 原子性：默认为 atomic

   nonatomic
   atomic
   

2. 读写权限：默认为 readwrite
   • readwrite ：拥有 getter 和 setter 方法
   • readonly ：仅拥有 getter 方法
3. 内存管理：
   • assign ：对“纯量类型”做简单赋值操作（ NSInteger 、 CGFloat 等）。
   • strong ：强拥有关系，设置方法 保留新值，并释放旧值 。
   • weak ：弱拥有关系，设置方法 不保留新值，不释放旧值 。当指针指向的对象销毁时，指针置 nil 。
   • copy ：拷贝拥有关系，设置方法不保留新值，将其拷贝。
   • unsafe_unretained ：非拥有关系，目标对象被释放，指针不置 nil ，这一点和 assign 一样。区别于 weak
4. 方法名：

   getter=<name>
   setter=<name>
   

@property (nonatomic, getter=isOn) BOOL on;
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在iOS开发中，99.99..%的属性都会声明为nonatomic。 一是 atomic 会严重影响性能， 二是 atomic 只能保证读/写操作的过程是可靠的，并不能保证线程安全。 关于第二点可以参考我的博客: iOS 为什么属性声明为atomic依然不能保证线程安全？

二、在对象内部尽量直接访问实例变量

1. 实例变量（ _属性名 ）访问对象的场景：
   • 在 init 和 dealloc 方法中，总是应该通过访问实例变量读写数据
   • 没有重写 getter 和 setter 方法、也没有使用 KVO 监听
   • 好处：不走OC的方法派发机制，直接访问内存读写，速度快，效率高。

For Example：

- (instancetype)initWithDic:(NSDictionary *)dic {
    
    self = [super init];
    
    if (self) {
        
        _qi = dic[@"qi"];
        _share = dic[@"share"];
    }
    
    return self;
}
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2. 用存取方法访问对象的场景：

   getter/setter
   KVO
   

For Example：

- (UIView *)qiShareView {
  
    if (!_qiShareView) {

        _qiShareView = [UIView new];
    }

    return _qiShareView;
}
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三、理解“对象等同性”

思考下面输出什么？

NSString *aString = @"iPhone 8";
NSString *bString = [NSString stringWithFormat:@"iPhone %i", 8];
NSLog(@"%d", [aString isEqual:bString]);
NSLog(@"%d", [aString isEqualToString:bString]);
NSLog(@"%d", aString == bString);
复制代码

答案是110

==操作符只是比较了两个指针所指对象的地址是否相同，而不是指针所指的对象的值 所以最后一个为0

四、以类族模式隐藏实现细节

为什么下面这个例子的if永远为false？

id maybeAnArray = @[];
if ([maybeAnArray class] == [NSArray class]) {
     //Code will never be executed
}
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因为 [maybeAnArray class] 的返回永远不会是 NSArray ， NSArray 是一个类族，返回的值一直都是 NSArray的实体子类 。大部分collection类都是某个类族中的 抽象基类 所以上面的if想要有机会执行的话要改成

id maybeAnArray = @[];
if ([maybeAnArray isKindOfClass [NSArray class]) {
      // Code probably be executed
}
复制代码

这样判断的意思是， maybeAnArray 这个对象是否是 NSArray 类族中的一员 使用类族的好处：可以把实现细节隐藏在一套简单的公共接口后面

五、在既有类中使用关联对象存放自定义数据

先引入runtime类库

#import <objc/runtime.h>
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objc_AssociationPolicy（对象关联策略类型）：

三个方法管理关联对象：

• objc_setAssociatedObject（设置关联对象）

/** 
 * Sets an associated value for a given object using a given key and association policy.
 * 
 * @param object The source object for the association.
 * @param key The key for the association.
 * @param value The value to associate with the key key for object. Pass nil to clear an existing association.
 * @param policy The policy for the association. For possible values, see “Associative Object Behaviors.”
 */
OBJC_EXPORT void
objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key,
                         id _Nullable value, objc_AssociationPolicy policy)
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• objc_getAssociatedObject（获得关联对象）

/** 
 * Returns the value associated with a given object for a given key.
 * 
 * @param object The source object for the association.
 * @param key The key for the association.
 * 
 * @return The value associated with the key \e key for \e object.
 */
OBJC_EXPORT id _Nullable
objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key)
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• objc_removeAssociatedObjects（去除关联对象）

/** 
 * Removes all associations for a given object.
 * 
 * @param object An object that maintains associated objects.
 * 
 * @note The main purpose of this function is to make it easy to return an object 
 *  to a "pristine state”. You should not use this function for general removal of
 *  associations from objects, since it also removes associations that other clients
 *  may have added to the object. Typically you should use \c objc_setAssociatedObject 
 *  with a nil value to clear an association.
 * 
 */
OBJC_EXPORT void
objc_removeAssociatedObjects(id _Nonnull object)
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小结：

• 可以通过“关联对象”机制可以把两个对象联系起来
• 定义关联对象可以指定内存管理策略
• 应用场景：只有在其他做法（代理、通知等）不可行时，才会选择使用关联对象。这种做法难于找bug。
  但也有具体应用场景：比如说前几篇说到 控制Button响应时间间隔 的demo中就遇到了：附上链接

六、理解objc_msgSend（对象的消息传递机制）

首先我们要区分两个基本概念： 1 . 静态绑定（static binding） ：在 编译期 就能决定运行时所应调用的函数。~代表语言：C、C++等~ 2 . 动态绑定 （dynamic binding） ：所要调用的函数直到 运行期 才能确定。~代表语言：OC、swift等~

OC是一门强大的动态语言，它的动态性体现在它强大的 runtime机制 上。

解释：在OC中，如果向某对象传递消息，那就会使用动态绑定机制来决定需要调用的方法。在底层，所有方法都是普通的 C语言 函数，然而对象收到消息后，由运行期决定究竟调用哪个方法，甚至可以在程序运行时改变，这些特性使得OC成为一门强大的 动态语言 。

底层实现：基于C语言函数实现。

• 实现的基本函数是 objc_msgSend ，定义如下：

void objc_msgSend(id self, SEL cmd, ...) 
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这是一个参数个数可变的函数，第一参数代表 接受者 ，第二个参数代表 选择子 （OC函数名），之后的参数就是消息中传入的参数。

• 举例：git提交

id return = [git commit:parameter];
复制代码

上面的方法会在运行时转换成如下的OC函数：

id return = objc_msgSend(git, @selector(commit), parameter);
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objc_msgSend 函数会在接收者所属的类中搜寻其 方法列表 ，如果能找到这个跟选择子名称相同的方法，就跳转到其实现代码，往下执行。若是当前类没找到，那就沿着继承体系继续向上查找，等找到合适方法之后再跳转 ，如果最终还是找不到，那就进入 消息转发 （下一条具体展开）的流程去进行处理了。

可是如果每次传递消息都要把类中的方法遍历一遍，这么多消息传递加起来肯定会很耗性能。所以以下讲解OC消息传递的优化方法。

OC对消息传递的优化：

• 快速映射表 （缓存）优化： objc_msgSend 在搜索这块是有做缓存的，每个OC的类都有一块这样的缓存， objc_msgSend 会将匹配结果缓存在 快速映射表(fast map) 中，这样以来这个类一些频繁调用的方法会出现在 fast map 中，不用再去一遍一遍的在方法列表中搜索了。
• 尾调用优化 ： 原理：在函数末尾调用某个不含返回值函数时，编译器会自动把栈空间的内存重新进行分配，直接释放所有调用函数内部的局部变量，存储调转至另一函数需要的指令码，然后直接进入被调用函数的地址。（从而不需要为调用函数准备额外的 “栈帧”（frame stack） ）
  好处：最大限度的合理的分配使用的资源，避免过早发生栈溢出的现象。
  （这一块偏底层，以上是小编的个人理解。路过的大神如果有更好的更深的见解，欢迎大神留言与我们讨论）

七、理解消息转发机制

首先区分两个基本概念：

1 .消息传递：对象正常解读消息，传递过去（见上一条）。

2 .消息转发：对象无法解读消息，之后进行消息转发。

消息转发完整流程图：

流程解释：

resolveInstanceMethod
forwardingTargetForSelector
forwardInvocation
unrecognized selector sent to instance xxxx

八、用“方法调配技术”调试“黑盒方法”

方法调配（Method Swizzling）：使用另一种方法实现来 替换 原有的方法实现。 ~（实际应用中，常用此技术向原有实现中添加新的功能。）~

<objc/runtime.h>里的两个常用的方法：

• 获取给定类的指定实例方法：

/** 
 * Returns a specified instance method for a given class.
 * 
 * @param cls The class you want to inspect.
 * @param name The selector of the method you want to retrieve.
 * 
 * @return The method that corresponds to the implementation of the selector specified by 
 *  \e name for the class specified by \e cls, or \c NULL if the specified class or its 
 *  superclasses do not contain an instance method with the specified selector.
 *
 * @note This function searches superclasses for implementations, whereas \c class_copyMethodList does not.
 */
OBJC_EXPORT Method _Nullable
class_getInstanceMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name)
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• 交换两种方法实现的方法：

/** 
 * Exchanges the implementations of two methods.
 * 
 * @param m1 Method to exchange with second method.
 * @param m2 Method to exchange with first method.
 * 
 * @note This is an atomic version of the following:
 *  \code 
 *  IMP imp1 = method_getImplementation(m1);
 *  IMP imp2 = method_getImplementation(m2);
 *  method_setImplementation(m1, imp2);
 *  method_setImplementation(m2, imp1);
 *  \endcode
 */
OBJC_EXPORT void
method_exchangeImplementations(Method _Nonnull m1, Method _Nonnull m2) 
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利用这两个方法就可以交换指定类中的指定方法。 在实际应用中，我们会通过这种方式为既有方法添加新功能。

For Example：交换method1与method2的方法实现

Method method1 = class_getInstanceMethod(self, @selector(method1:));
Method method2 = class_getInstanceMethod(self, @selector(method2:));
method_exchangeImplementations(method1, method2);
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九、理解“类对象”的用意

Objective-C类是由Class类型来表示的，实质是一个指向objc_class结构体的指针。它的定义如下：

typedef struct objc_class *Class;
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在<objc/runtime.h>中能看到他的实现：

struct objc_class {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;  //!< 指向metaClass(元类)的指针

#if !__OBJC2__
    Class _Nullable super_class                              OBJC2_UNAVAILABLE;  //!< 父类
    const char * _Nonnull name                               OBJC2_UNAVAILABLE;  //!< 类名
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;  //!< 类的版本信息，默认为0
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;  //!< 类信息，供运行期使用的一些位标识
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;  //!< 该类的实例变量大小
    struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                  OBJC2_UNAVAILABLE;  //!< 该类的成员变量链表
    struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;  //!< 方法定义的链表
    struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;  //!< 方法缓存表
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;  //!< 协议链表
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */
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此结构体存放的是类的“元数据”（metadata)，例如类的实例实现了几个方法，父类是谁，具备多少实例变量等信息。

这里的isa指针指向的是另外一个类叫做元类（metaClass)。那什么是元类呢？元类是类对象的类。也可以换一种容易理解的说法：

runtime
runtime

我们来看一个很经典的图来加深理解：

可以总结如下：

1. 每一个 Class 都有一个 isa指针 指向一个唯一的 Meta Class（元类）
2. 每一个 Meta Class 的 isa指针 都指向最上层的 Meta Class ，这个 Meta Class 是 NSObject 的 Meta Class 。(包括 NSObject的Meta Class 的 isa指针 也是指向的 NSObject 的 Meta Class )
3. 每一个 Meta Class 的 super class 指针指向它原本 Class 的 Super Class 的 Meta Class (这里最上层的 NSObject 的 Meta Class 的 super class 指针还是指向自己)
4. 最上层的 NSObject Class 的 super class 指向 nil

最后，特别致谢《Effective Objective-C 2.0》第二章

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