Objective-C——消息、Category和Protocol

轉自：http://www.cnblogs.com/chijianqiang/archive/2012/06/22/objc-category-protocol.html

 

面向對象永遠是個能夠吐槽的話題，從開始提出到推崇備至，到充滿質疑，一路走來讓人唏噓不已。面向對象的思想可謂歷史悠久，20世紀70年代的Smalltalk能夠說是面嚮對象語言的經典，直到今天咱們依然將這門語言視爲面嚮對象語言的基礎。

面向對象是大部分編程語言的基本特性，像C++、Java、Objective-C這樣的靜態語言，Ruby、Python這樣的動態語言都是面向對象的語言。可是如何編寫面向對象的程序卻一直是困擾人們的話題，即便是Smalltalk，也有人認爲這是一個有缺陷的面向對象的語言實現。

 

我在2010年翻譯過的一篇InfoQ的文章，《面向對象編程──走錯了路》中提到，面向對象編程的三個原則是：基於消息傳遞機制，對象分離和多態。文章中還舉了Erlang例子，認爲Erlang具有了這些原則，「因此多是惟一的面嚮對象語言」。除了以前提到的三個特徵，單繼承和動態類型也被引用爲面嚮對象語言的「絕對需求」。基於這些考慮，文章指出，Smalltalk在實現對象思想時的「錯誤」──例如，只關注狀態和行爲，在類和基於映像的語言裏缺少良好的併發模型和消息機制。

 

這篇文章中的核心就是，面向對象思想中除了對象的狀態、行爲，還應該關注其併發機制、消息機制，後者更爲重要。這一點事實上是我在接觸了Objective-C以後纔有了更深刻的體會。

 

Ojbective-C的語法設計主要基於Smalltalk，除了提供傳統的面向對象編程特性以外，還增長了不少相似動態語言Ruby、Python才具備的特性，例如動態類型、動態加載、動態綁定等等，同時強化了消息傳遞機制和表意（Intention Revealing Interface）接口的概念。

 

—消息—

消息傳遞模型（Message Passing）是Objective-C語言的核心機制。在Objective-C中，沒有方法調用這種說法，只有消息傳遞。在C++或Java中調用某個類的方法，在Objective-C中是給該類發送一個消息。在C++或Java裏，類與類的行爲方法之間的關係很是緊密，一個方法一定屬於一個類，且於編譯時就已經綁定在一塊兒，因此你不可能調用一個類裏沒有的方法。而在Objective-C中就比較簡單了，類和消息之間是鬆耦合的，方法調用只是向某個類發送一個消息，該類能夠在運行時再肯定怎麼處理接受到的消息。也就是說，一個類不保證必定會響應接收到的消息，若是收到了一個沒法處理的消息，那麼程序就是簡單報一個錯。甚至你能夠向一個值爲nil的空對象發送消息，系統都不會出錯或宕掉。這種設計自己也比較符合軟件的隱喻。

 

在表意接口（Intention Revealing Interface）方面，Objective-C也是設計的比較出色的語言。面嚮對象語言的特性之一就是經過API把實現封裝起來，爲上層建築提供服務。可是須要注意的一點就是，你封裝的API最好可以讓調用者看到接口描述就知道怎麼使用。若是爲了使用一個API必需要去研究它的實現，那麼就失去了封裝的意義。Objective-C經過顯式的API描述，讓開發者不自覺的寫出知足表意接口的API，好比下圖中的API描述。

 

上圖中描述了一個傳統意義的實例方法，但和Java或C++不一樣的是，其方法關鍵字由多個字符串組成，在這個例子是insertObject和atIndex，(id)anObject和(NSUInterger)index分別表示參數類型和參數名稱。整個方法看上去就像一個英語句子，咱們能夠很容易的知道，這個方法就是在索引爲index處插入一個對象。若是你是從其餘語言轉到Objective-C，那麼開始的時候會感受這種寫法有些繁複，可是一旦理解並習慣了你會感覺到其巨大的好處，這種寫法會強制你寫出優美易讀的代碼和API，並且有了XCode強大的提示功能，再長的方法也是一蹴而就。

 

下面咱們來講說多態和繼承。

 與Java同樣，Objective-C同樣不支持多重繼承，可是經過類別（Category）和協議（Protocol）能夠很好的實現代碼複用和擴展。

 

—Category—

首先咱們來談談Category。

 

Objective-C提供了一種不同凡響的方式——Category，能夠動態的爲已經存在的類添加新的行爲。這樣能夠保證類的原始設計規模較小，功能增長時再逐步擴展。使用Category對類進行擴展時，不須要訪問其源代碼，也不須要建立子類。Category使用簡單的方式，實現了類的相關方法的模塊化，把不一樣的類方法分配到不一樣的分類文件中。

 

實現起來很簡單，咱們舉例說明。

SomeClass.h @interface SomeClass : NSObject{ } -(void) print; @end 

 

這是類SomeClass的聲明文件，其中包含一個實例方法print。若是咱們想在不修改原始類、不增長子類的狀況下，爲該類增長一個hello的方法，只須要簡單的定義兩個文件SomeClass+Hello.h和SomeClass+Hello.m，在聲明文件和實現文件中用「()」把Category的名稱括起來便可。聲明文件代碼以下：

 

#import "SomeClass.h"
 
@interface SomeClass (Hello)
-(void)hello;
@end

實現文件代碼以下

#import "SomeClass+Hello.h" @implementationSomeClass (Hello) -(void)hello{ NSLog (@"name：%@ ", @"Jacky"); } @end 

其中Hello是Category的名稱，若是你用XCode建立Category，那麼須要填寫的內容包括名稱和要擴展的類的名稱。這裏還有一個約定成俗的習慣，將聲明文件和實現文件名稱統一採用「原類名+Category」的方式命名。

調用也很是簡單，毫無壓力，以下：

首先引入Category的聲明文件，而後正常調用便可。

#import "SomeClass+Hello.h" SomeClass * sc =[[SomeClass alloc] init]; [sc hello] 

執行結果是：

name：Jacky 

 

Category的使用場景：

一、當你在定義類的時候，在某些狀況下（例如需求變動），你可能想要爲其中的某個或幾個類中添加方法。

二、一個類中包含了許多不一樣的方法須要實現，而這些方法須要不一樣團隊的成員實現

三、當你在使用基礎類庫中的類時，你可能但願這些類實現一些你須要的方法。

 

遇到以上這些需求，Category能夠幫助你解決問題。固然，使用Category也有些問題須要注意，

一、Category能夠訪問原始類的實例變量，但不能添加變量，若是想添加變量，能夠考慮經過繼承建立子類。

二、Category能夠重載原始類的方法，但不推薦這麼作，這麼作的後果是你不再能訪問原來的方法。若是確實要重載，正確的選擇是建立子類。

三、和普通接口有所區別的是，在分類的實現文件中能夠沒必要實現全部聲明的方法，只要你不去調用它。

 

用好Category能夠充分利用Objective-C的動態特性，編寫出靈活簡潔的代碼。

 

—Protocol— 

下面咱們再來看Protocol。

Protocol，簡單來講就是一系列不屬於任何類的方法列表，其中聲明的方法能夠被任何類實現。這種模式通常稱爲代理（delegation）模式。你經過Protocol定義各類行爲，在不一樣的場景採用不一樣的實現方式。在iOS和OS X開發中，Apple採用了大量的代理模式來實現MVC中View和Controller的解耦。

 

定義Protocol很簡單，在聲明文件（h文件）中經過關鍵字@protocol定義，而後給出Protocol的名稱，方法列表，而後用@end表示Protocol結束。在@end指令結束以前定義的方法，都屬於這個Protocol。例如：

@protocol ProcessDataDelegate <NSObject> @required - (void) processSuccessful: (BOOL)success; @optional - (id) submitOrder: (NSNumber *) orderid; @end

 

以上代碼能夠單獨放在一個h文件中，也能夠寫在相關類的h文件中，能夠視具體狀況而定。該Protocol包含兩個方法，processSuccessful和submitOrder。這裏還有兩個關鍵字，@required和@optional，表示若是要實現這個協議，那麼processSuccessful方法是必需要實現的，submitOrder則是可選的，這兩個註解關鍵字是在Objective-C 2.0以後加入的語法特性。若是不註明，那麼方法默認是@required的，必須實現。

 

那麼如何實現這個Protocol呢，很簡單，建立一個普通的Objective-C類，取名爲TestAppDelegate，這時會生成一個h文件和m文件。在h文件中引入包含Protocol的h文件，以後聲明採用這個Protocol便可，以下：

@interface TestAppDelegate : NSObject<ProcessDataDelegate>; @end

用尖括號（<...>）括起來的ProcessDataDelegate就是咱們建立的Protocol。若是要採用多個Protocol，能夠在尖括號內引入多個Protocol名稱，並用逗號隔開便可。例如<ProcessDataDelegate,xxxDelegate>

 

m文件以下：

@implementation TestAppDelegate - (void) processSuccessful: (BOOL)success{ if (success) { NSLog(@"成功"); }else { NSLog(@"失敗"); } } @end 

因爲submitOrder方法是可選的，因此咱們能夠只實現processSuccessful。

 

Protocol通常使用在哪些場景呢？Objective-C裏的Protocol和Java語言中的接口很相似，若是一些類之間沒有繼承關係，可是又具有某些相同的行爲，則可使用Protocol來描述它們的關係。不一樣的類，能夠遵照同一個Protocol，在不一樣的場景下注入不一樣的實例，實現不一樣的功能。其中最經常使用的就是委託代理模式，Cocoa框架中大量採用了這種模式實現數據和UI的分離。例如UIView產生的全部事件，都是經過委託的方式交給Controller完成。根據約定，框架中後綴爲Delegate的都是Protocol，例如UIApplicationDelegate，UIWebViewDelegate等，使用時你們能夠留意一下，體會其用法。

 

使用Protocol時還須要注意的是：

一、Protocol自己是能夠繼承的，好比：

@protocol A -(void)methodA; @end
@protocol B <A>
     -(void)methodB; @end

若是你要實現B，那麼methodA和methodB都須要實現。 

二、Protocol是類無關的，任何類均可以實現定義好的Protocol。若是咱們想知道某個類是否實現了某個Protocol，還可使用conformsToProtocol進行判斷，以下：

[obj conformsToProtocol:@protocol(ProcessDataDelegate)] 

 

好吧，具體的語言特性此次就介紹這麼多。從某種意義上來講，Objective-C是一門古老的語言，發明於1980年。1988年，喬布斯的Next公司得到了Objective-C語言的受權，並開發出了Objective-C的語言庫和NEXTSTEP的開發環境。NextStep是以Mach和BSD爲基礎，Objective-C是其語言和運行庫，後來的事你們都清楚，蘋果買了Next，喬布斯迴歸蘋果，開始神奇的蘋果振興之路，NextStep成了Max OS X的基礎。之後發展愈來愈好，Objctive-C成了Apple的當家語言，如今基本上是Apple在維護Objctive-C的發展。

 

在蘋果的AppStore推出以前，Objective-C一直相對小衆，可是其優秀的語言特性彷佛一直在爲後面的爆發積蓄力量，當蘋果平臺級的應用出現以後，Objective-C開始大放異彩，靜態語言的效率和動態語言的特性獲得衆多程序員的喜好，目前它已經以火箭般的速度躥升TIOBE語言排行版第四位。

 

對於喜好蘋果技術的技術人員來講，Objective-C是你必須深刻了解和值得學習的一門語言，但願之後有機會多寫一些相關的文章。