单例模式(Singleton)

单例模式是一种常见的设计模式,在 Cocoa 开发中也经常使用。

一个简单的单例模式示例代码如下:

  1. /* Singleton.h */
  2. #import "Foundation/Foundation.h"
  3. @interfaceSingleton:NSObject
  4. +(Singleton*)shardInstance;
  5. @end
  6. /* Singleton.m */
  7. #import "Singleton.h"
  8. staticSingleton*instance =nil;
  9. @implementationSingleton
  10. +(Singleton*)sharedInstance {
  11. if(!instance){
  12. instance =[[super allocWithZone:NULL] init];
  13. }
  14. return instance;
  15. }

Cocoa 库本身在一些地方也使用了单例模式,例如[NSNotificationCenter defaultCenter][UIColor redColor]等。

这种写法的优点是,可以延迟加载,按需分配内存以节省开销。

但是,这并非一个线程安全的写法,比如两个或多个线程并发的调用 sharedInstance 方法,有可能会得到多个实例,这里列出两种方法来创建一个线程安全的单例。

@synchronized

可以使用@synchronized进行加锁,代码如下:

  1. /* Singleton.h */
  2. #import <Foundation/Foundation.h>
  3. @interfaceSingleton:NSObject
  4. +(Singleton*)sharedInstance;
  5. @end
  6. /* Singleton.m */
  7. #import "Singleton.h"
  8. staticSingleton*instance =nil;
  9. @implementationSingleton
  10. +(Singleton*)sharedInstance {
  11. @synchronized(self){
  12. if(!instance){
  13. instance =[[super alloc] init];
  14. }
  15. }
  16. return instance;
  17. }

这种写法也是懒加载,不过虽然保证了线程安全但是由于锁的存在当多线程访问时,性能会降低。

GCD

这里主要利用GCD中的dispatch_once方法,这是最普遍也是苹果最推荐的方法,函数原型如下:

  1. void dispatch_once(
  2. dispatch_once_t*predicate,
  3. dispatch_block_t block);

单例实现代码如下:

  1. /* Singleton.h */
  2. #import <Foundation/Foundation.h>
  3. @interfaceSingleton:NSObject
  4. +(Singleton*)sharedInstance;
  5. @end
  6. /* Singleton.m */
  7. #import "Singleton.h"
  8. staticSingleton*instance =nil;
  9. @implementationSingleton
  10. +(Singleton*)sharedInstance {
  11. staticdispatch_once_t predicate;
  12. dispatch_once(&predicate,^{
  13. instance =[[Singleton alloc] init];
  14. });
  15. return instance;
  16. }

这样的方法有很多优势,首先满足了线程安全问题,其次很好满足静态分析器要求。

GCD 可以确保以更快的方式完成这些检测,它可以保证 block 中的代码在任何线程通过 dispatch_once 调用之前被执行,但它不会强制每次调用这个函数都让代码进行同步控制。

苹果的文档 documentation for dispatch_once 是这么说的:

The predicate must point to a variable stored in global or static scope. The result of using a predicate with automatic or dynamic storage (including Objective-C instance variables) is undefined.

所以,如果你的 predicate 不是静态的、不是全局的,还是不能用GCD。其实如果去看这个函数所在的头文件,你会发现目前它的实现其实是一个宏。

工厂模式(Factory)

工厂模式是另一种常见的设计模式,本质上是使用方法来简化类的选择和初始化过程。

下面是一个网上到处都是的简单工厂模式的例子:

  1. //
  2. // OperationFactory.m
  3. // FactoryPattern
  4. #import "OperationFactory.h"
  5. #import "Operation.h"
  6. #import "OperationAdd.h"
  7. #import "OperationSub.h"
  8. #import "OperationMul.h"
  9. #import "OperationDiv.h"
  10. @implementationOperationFactory
  11. +(Operation*) createOperat:(char)operate{
  12. Operation*oper =nil;
  13. switch(operate){
  14. case'+':
  15. {
  16. oper =[[OperationAdd alloc] init];
  17. break;
  18. }
  19. case'-':
  20. {
  21. oper =[[OperationSub alloc] init];
  22. break;
  23. }
  24. case'*':
  25. {
  26. oper =[[OperationMul alloc] init];
  27. break;
  28. }
  29. case'/':
  30. {
  31. oper =[[OperationDiv alloc] init];
  32. break;
  33. }
  34. default:
  35. break;
  36. }
  37. return oper;
  38. }
  39. @end

由于 Objective-C 本身的动态特性,还可以用反射来改写:

  1. @implementationOperationFactory
  2. +(Operation*) createOperat:(NSString*)operate{
  3. Operation*oper =nil;
  4. Classclass=NSClassFromString(operate);
  5. oper =[(Operation*)[class alloc] init];
  6. if([oper respondsToSelector:@selector(getResult)]){
  7. [oper getResult];
  8. }
  9. return oper;
  10. }
  11. @end

使用时,可以传入类名,来获取对应类的对象:

  1. Operation*oper =[OperationFactory createOperat:@"OperationAdd"];
  2. oper.numberA =10;
  3. oper.numberB =20;
  4. NSLog(@"%f", oper.getResult);

委托模式(Delegate)

委托模式是 Cocoa 中十分常见的设计模式,在 Cocoa 库中被大量的使用。在 Objective-C 中,委托模式通常使用协议(protocol)来实现。

委托模式的示例代码:

  1. @protocolPrintDelegate<NSObject>
  2. -(void)print;
  3. @end
  4. @interfaceAClass:NSObject<PrintDelegate>
  5. @property id<PrintDelegate>delegate;
  6. @end
  7. @implementationAClass
  8. -(void)sayHello {
  9. [self.delegateprint];
  10. }
  11. -(void)print{
  12. NSLog(@"Do Print");
  13. }
  14. @end
  15. // 使用 AClass
  16. int main(int argc,constchar* argv[]){
  17. @autoreleasepool{
  18. AClass* a =[AClassnew];
  19. a.delegate= a;
  20. [a sayHello];
  21. }
  22. return0;
  23. }

这里对象a的 delegate 设置为自己,也可以是任何一个实现了 PrintDelegate 协议的对象。

观察者模式(Observer)

Cocoa 中提供了两种用于实现观察者模式的办法,一直是使用NSNotification,另一种是KVO(Key Value Observing)

NSNotification

NSNotification 基于 Cocoa 自己的消息中心组件 NSNotificationCenter 实现。

观察者需要统一在消息中心注册,说明自己要观察哪些值的变化。观察者通过类似下面的函数来进行注册:

  1. [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self
  2. selector:@selector(printName:)
  3. name:@"messageName"
  4. object:nil];

上面的函数表明把自身注册成 “messageName” 消息的观察者,当有消息时,会调用自己的 printName 方法。

消息发送者使用类似下面的函数发送消息:

  1. [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:@"messageName"
  2. object:nil
  3. userInfo:nil];

KVO(Key Value Observing)

KVO的实现依赖于 Objective-C 本身强大的 KVC(Key Value Coding) 特性,可以实现对于某个属性变化的动态监测。

示例代码如下:

  1. // Book类
  2. @interfaceBook:NSObject
  3. @propertyNSString*name;
  4. @propertyCGFloat price;
  5. @end
  6. // AClass类
  7. @classBook;
  8. @interfaceAClass:NSObject
  9. @property(strong)Book*book;
  10. @end
  11. @implementationAClass
  12. -(id)init:(Book*)theBook {
  13. if(self=[super init]){
  14. self.book = theBook;
  15. [self.book addObserver:self forKeyPath:@"price" options:NSKeyValueObservingOptionOld|NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
  16. }
  17. returnself;
  18. }
  19. -(void)observeValueForKeyPath:(NSString*)keyPath
  20. ofObject:(id)object
  21. change:(NSDictionary*)change
  22. context:(void*)context{
  23. if([keyPath isEqual:@"price"]){
  24. NSLog(@"------price is changed------");
  25. NSLog(@"old price is %@",[change objectForKey:@"old"]);
  26. NSLog(@"new price is %@",[change objectForKey:@"new"]);
  27. }
  28. }
  29. -(void)dealloc{
  30. [self.book removeObserver:self forKeyPath:@"price"];
  31. }
  32. @end
  33. // 使用 KVO
  34. int main(int argc,constchar* argv[]){
  35. @autoreleasepool{
  36. Book*aBook =[Booknew];
  37. aBook.price =10.9;
  38. AClass* a =[[AClass alloc] init:aBook];
  39. aBook.price =11;// 输出 price is changed
  40. }
  41. return0;
  42. }

参考资料