Objective-C——消息、Category和Protocol

面向對象永遠是個可以吐槽的話題，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可以說是面向對象語言的經典，直到今天我們依然將這門語言視為面向對象語言的基礎。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。但是如何編寫面向對象的程序卻一直是困擾人們的話題，即使是Smalltalk，也有人認為這是一個有缺陷的面向對象的語言實現。

面向對象永遠是個可以吐槽的話題，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可以說是面向對象語言的經典，直到今天我們依然將這門語言視為面向對象語言的基礎。

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。但是如何編寫面向對象的程序卻一直是困擾人們的話題，即使是Smalltalk，也有人認為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：基于消息傳遞機制，對象分離和多態。文章中還舉了Erlang例子，認為Erlang具備了這些原則，“所以可能是唯一的面向對象語言”。除了之前提到的三個特征，單繼承和動態類型也被引用為面向對象語言的“絕對需求”。基于這些考慮，文章指出，Smalltalk在實現對象思想時的“錯誤”──例如，只關注狀態和行為，在類和基于映像的語言里缺乏良好的并發模型和消息機制。

這篇文章中的核心就是，面向對象思想中除了對象的狀態、行為，還應該關注其并發機制、消息機制，后者更為重要。這一點事實上是我在接觸了Objective-C之后才有了更深入的體會。

Ojbective-C的語法設計主要基于Smalltalk，除了提供傳統的面向對象編程特性之外，還增加了很多類似動態語言Ruby、Python才具有的特性，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里，類與類的行為方法之間的關系非常緊密，一個方法必定屬于一個類，且于編譯時就已經綁定在一起，所以你不可能調用一個類里沒有的方法。而在Objective-C中就比較簡單了，類和消息之間是松耦合的，方法調用只是向某個類發送一個消息，該類可以在運行時再確定怎么處理接受到的消息。也就是說，一個類不保證一定會響應接收到的消息，如果收到了一個無法處理的消息，那么程序就是簡單報一個錯。甚至你可以向一個值為nil的空對象發送消息，系統都不會出錯或宕掉。這種設計本身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。面向對象語言的特性之一就是通過API把實現封裝起來，為上層建筑提供服務。但是需要注意的一點就是，你封裝的API最好能夠讓調用者看到接口描述就知道怎么使用。如果為了使用一個API必須要去研究它的實現，那么就失去了封裝的意義。Objective-C通過顯式的API描述，讓開發者不自覺的寫出滿足表意接口的API，比如下圖中的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++不同的是，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，我們可以很容易的知道，這個方法就是在索引為index處插入一個對象。如果你是從其他語言轉到Objective-C，那么開始的時候會感覺這種寫法有些繁復，但是一旦理解并習慣了你會感受到其巨大的好處，這種寫法會強制你寫出優美易讀的代碼和API，而且有了XCode強大的提示功能，再長的方法也是一蹴而就。

下面我們來說說多態和繼承。

與Java一樣，Objective-C一樣不支持多重繼承，但是通過類別（Category）和協議（Protocol）可以很好的實現代碼復用和擴展。

—Category—

首先我們來談談Category。

Objective-C提供了一種與眾不同的方式——Category，可以動態的為已經存在的類添加新的行為。這樣可以保證類的原始設計規模較小，功能增加時再逐步擴展。使用Category對類進行擴展時，不需要訪問其源代碼，也不需要創建子類。Category使用簡單的方式，實現了類的相關方法的模塊化，把不同的類方法分配到不同的分類文件中。

實現起來很簡單，我們舉例說明。

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。如果我們想在不修改原始類、不增加子類的情況下，為該類增加一個hello的方法，只需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的名稱括起來即可。聲明文件代碼如下：

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

實現文件代碼如下

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

其中Hello是Category的名稱，如果你用XCode創建Category，那么需要填寫的內容包括名稱和要擴展的類的名稱。這里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采用“原類名+Category”的方式命名。

調用也非常簡單，毫無壓力，如下：

首先引入Category的聲明文件，然后正常調用即可。

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

執行結果是：

name：Jacky

Category的使用場景：

1、當你在定義類的時候，在某些情況下（例如需求變更），你可能想要為其中的某個或幾個類中添加方法。

2、一個類中包含了許多不同的方法需要實現，而這些方法需要不同團隊的成員實現

3、當你在使用基礎類庫中的類時，你可能希望這些類實現一些你需要的方法。

遇到以上這些需求，Category可以幫助你解決問題。當然，使用Category也有些問題需要注意，

1、Category可以訪問原始類的實例變量，但不能添加變量，如果想添加變量，可以考慮通過繼承創建子類。

2、Category可以重載原始類的方法，但不推薦這么做，這么做的后果是你再也不能訪問原來的方法。如果確實要重載，正確的選擇是創建子類。

3、和普通接口有所區別的是，在分類的實現文件中可以不必實現所有聲明的方法，只要你不去調用它。

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

—Protocol—

下面我們再來看Protocol。

Protocol，簡單來說就是一系列不屬于任何類的方法列表，其中聲明的方法可以被任何類實現。這種模式一般稱為代理（delegation）模式。你通過Protocol定義各種行為，在不同的場景采用不同的實現方式。在iOS和OS X開發中，Apple采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）中通過關鍵字@protocol定義，然后給出Protocol的名稱，方法列表，然后用@end表示Protocol結束。在@end指令結束之前定義的方法，都屬于這個Protocol。例如：

@protocol ProcessDataDelegate <NSObject>
@required
- (void) processSuccessful: (BOOL)success;

@optional
- (id) submitOrder: (NSNumber *) orderid;
@end

以上代碼可以單獨放在一個h文件中，也可以寫在相關類的h文件中，可以視具體情況而定。該Protocol包含兩個方法，processSuccessful和submitOrder。這里還有兩個關鍵字，@required和@optional，表示如果要實現這個協議，那么processSuccessful方法是必須要實現的，submitOrder則是可選的，這兩個注解關鍵字是在Objective-C 2.0之后加入的語法特性。如果不注明，那么方法默認是@required的，必須實現。

那么如何實現這個Protocol呢，很簡單，創建一個普通的Objective-C類，取名為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，之后聲明采用這個Protocol即可，如下：

@interface TestAppDelegate : NSObject<ProcessDataDelegate>;

@end

用尖括號（<...>）括起來的ProcessDataDelegate就是我們創建的Protocol。如果要采用多個Protocol，可以在尖括號內引入多個Protocol名稱，并用逗號隔開即可。例如<ProcessDataDelegate,xxxDelegate>

m文件如下：

@implementation TestAppDelegate

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

@end

由于submitOrder方法是可選的，所以我們可以只實現processSuccessful。

Protocol一般使用在哪些場景呢？Objective-C里的Protocol和Java語言中的接口很類似，如果一些類之間沒有繼承關系，但是又具備某些相同的行為，則可以使用Protocol來描述它們的關系。不同的類，可以遵守同一個Protocol，在不同的場景下注入不同的實例，實現不同的功能。其中最常用的就是委托代理模式，Cocoa框架中大量采用了這種模式實現數據和UI的分離。例如UIView產生的所有事件，都是通過委托的方式交給Controller完成。根據約定，框架中后綴為Delegate的都是Protocol，例如UIApplicationDelegate，UIWebViewDelegate等，使用時大家可以留意一下，體會其用法。

使用Protocol時還需要注意的是：

1、Protocol本身是可以繼承的，比如：

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

如果你要實現B，那么methodA和methodB都需要實現。

2、Protocol是類無關的，任何類都可以實現定義好的Protocol。如果我們想知道某個類是否實現了某個Protocol，還可以使用conformsToProtocol進行判斷，如下：

[obj conformsToProtocol:@protocol(ProcessDataDelegate)]

好吧，具體的語言特性這次就介紹這么多。從某種意義上來說，Objective-C是一門古老的語言，發明于1980年。1988年，喬布斯的Next公司獲得了Objective-C語言的授權，并開發出了Objective-C的語言庫和NEXTSTEP的開發環境。NextStep是以Mach和BSD為基礎，Objective-C是其語言和運行庫，后來的事大家都清楚，蘋果買了Next，喬布斯回歸蘋果，開始神奇的蘋果振興之路，NextStep成了Max OS X的基礎。以后發展越來越好，Objctive-C成了Apple的當家語言，現在基本上是Apple在維護Objctive-C的發展。

在蘋果的AppStore推出之前，Objective-C一直相對小眾，但是其優秀的語言特性似乎一直在為后面的爆發積蓄力量，當蘋果平臺級的應用出現之后，Objective-C開始大放異彩，靜態語言的效率和動態語言的特性得到眾多程序員的喜愛，目前它已經以火箭般的速度躥升TIOBE語言排行版第四位。

對于喜愛蘋果技術的技術人員來說，Objective-C是你必須深入了解和值得學習的一門語言，希望以后有機會多寫一些相關的文章。

posted @ 2012-06-22 20:13 池建強閱讀(26117) 評論(15) 收藏舉報

刷新頁面返回頂部

Sagacity——池建強的BLOG

雖萬千人，吾往矣

Objective-C——消息、Category和Protocol

公告