Cocoa 框架 For iOS(二)对象的分配初始化、内省、单例

接上一篇  ​​Cocoa 框架总结For iOS(一)​​  ，继续总结Cocoa对象

1、Cocoa对象的创建

我们都知道创建一个对象有两步：alloc 和 init（对象分配和初始化），两步缺一不可。初始化一般都是紧接着对象分配的后面进行，但是这两个操作的作用是完全不同的。

分配对象：就是Cocoa从应用程序的虚拟内存中为对象分配一块内存。Cocoa会根据对象的实例变量（类型和变量的排列顺序）计算内存大小并分配内存。为了分配内存，你需要向 类对象（ 类对象上篇详细讲了它的由来和作用）发送alloc 或者allocWithZone:发送消息。消息返回一个未初始化的类实例。那发送分配消息除了分配内存外，还做了其他的一些很重要的工作：

• 对象的保持(retain)数设置为1.
• 分配的对象的isa指针指向类对象。
• 把对象所有的实例变量初始化为0.也可以理解成0的等价类型：nil  NULL

这样所有的对象都有了isa指针，而且指向它们对应的类对象，这样对象就可以找到它运行时的信息。比如对象在继承层次机构上所在的位置（哪个是父类，哪个是子类等信息），它实现的协议，还有能响应什么消息。

即便如此，alloc之后的对象还不是一个可用的对象，对象必须初始化。

1.1初始化对象

初始化过程就是把对象的实例变量设置成有效合理的值，或者说你想要的数据。如果你的类没有实现初始化方法，它会调用父类的。

初始化方法的形式

初始化方法是实例方法，返回的是id类型的对象。初始化方法是讲究形式的，不能乱写。方法你可以有参数，多个也行，但是必须是init开头,比如：

- (id)initWithArray:(NSArray *)array; (from NSSet)

参数形式：WithType: 

初始化的问题

初始化也有问题？啥问题！？有时候初始化返回的并不是一个新的对象。什么时候呢？ 比如：我们熟悉的单例模式的时候。还有保持对象某个属性唯一的时候。账户类的id唯一性，如果初始化一个id是已存在的id,那就要返回已存在id对应的账户对象。

这时候我们需要：

• 释放刚刚分配的对象（是不是感觉很浪费，刚分配了又要释放，都没用了呢，没办法的事情啊）
• 返回已存在的账户对象

有时候你初始化对象失败了，也需要有一些操作。怎么会失败呢？比如：initFromFile: 这个初始化方法，它是要从一个文件初始化，万一这个文件不存在，那就是初始化失败，初始化失败了怎么办：

• 释放刚刚分配的对象
• 返回nil

对象不能重复初始化，不然会产生NSInvalidArgumentException异常。

实现初始化方法

自定义类可能就需要自己写初始化的方法 了，可以有一个或多个初始化方法，看你设计的类的需要。不过实现初始化方法需要遵循以下步骤：

1. 先要调用父类的初始化方法
2. 检查父类初始化返回的对象，如果是nil则初始化失败，也返回nil
3. 在初始化实例变量时，如果它们是其他对象的引用，必要时要进行retain和copy
4. 如果返回一个已存在的对象，那首先释放新分配的对象（刚才提到的账号的类）
5. 遇到问题初始化不成功（比如初始化文件失败），返回nil
6. 如果没有问题，返回self。初始化完成

下面这个例子能说明这几个步骤，请看：

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. - (id)initWithAccountID:(NSString *)identifier {  
2. if ( self = [super init] ) {  
3.         Account *ac = [accountDictionary objectForKey:identifier];  
4. if (ac) { // object with that ID already exists  
5.             [self release];  
6. return [ac retain];  
7.         }   
8. if (identifier) {  
9. // accountID is instance variable  
10.             [accountDictionary setObject:self forKey:identifier];  
11. return self;  
12. else {  
13.             [self release];  
14. return nil;  
15.         }  
16. else  
17. return nil;  
18. }  

注意：子类初始化时，必须先调用父类的初始化方法，以保证继承链中父类的实例变量得到正确的赋值。

下图解释继承链的初始化过程：

1.2 dealloc方法

dealloc和init方法是相呼应的。dealloc确保的是对象的实例变量和动态分配的内存被正确的释放。和init方法相反，父类的dealloc是在释放了其他的之后最后调用的。

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. - (void)dealloc {  
2.     [accountDictionary release];  
3. if ( mallocdChunk != NULL )  
4.         free(mallocdChunk);  
5.     [super dealloc];  
6. }  

1.3 工厂类方法

工厂类方法把分配对象和初始化合二为一，返回创建对象，而且还自动释放。这些方法的形式一般是：+ (type)className...

NSDate工厂类方法：

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. + (id)dateWithTimeIntervalSinceNow:(NSTimeInterval)secs;  
2. + (id)dateWithTimeIntervalSinceReferenceDate:(NSTimeInterval)secs;  
3. + (id)dateWithTimeIntervalSince1970:(NSTimeInterval)secs;  

测试下第一个代码：

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. NSDate *now = [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow: 0];  
2. NSLog(@"now:%@",now);  

打印出来now:2012-10-23 06:39:25 +0000

引当前时间为基准，0是当前时间，+0000表示是时区，咱们是8时区，+8是14:39。如果参数是24*60*60是明天的时间，如果是负数那就是昨天的时间。

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. + (id)dataWithBytes:(const void *)bytes length:(unsigned)length;  
2. + (id)dataWithBytesNoCopy:(void *)bytes length:(unsigned)length;  
3. + (id)dataWithBytesNoCopy:(void *)bytes length:(unsigned)length  
4. BOOL)b;  
5. + (id)dataWithContentsOfFile:(NSString *)path;  
6. + (id)dataWithContentsOfURL:(NSURL *)url;  
7. + (id)dataWithContentsOfMappedFile:(NSString *)path;  

dataWithContentsOfURL的例子，下载图片，毫无压力。

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. NSURL * url = [NSURL URLWithStri
2. NSData * data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];  
3. UIImage *image = [[UIImage alloc]initWithData:data];  

2、运行时内省的能力

内省（Introspection）是面向对象语言和环境的重要特性，Objective-C和Cocoa在这方面做的很好。内省是对象自己检查自己做为运行时对象详细信息的一种能力。这些详细信息包括对象在继承树上的位置，对象是否遵循特定的协议，以及是否可以响应特定的消息。NSObject协议和类定义了很多内省方法，用于查询运行时信息，以便根据对象的特征进行识别。

灵活的使用内省能力可以让你的程序更稳定强大。内省可以避免错误地进行消息派发、对象相等的错误判断等问题。下面介绍内省的一些实用方法：

2.1 定位继承关系

NSObject协议声明了几个方法，用于确定对象在类层次中的位置。class返回类的Class对象。superclass返回父类的Class对象。看下面例子：

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. while ( id anObject = [objectEnumerator nextObject] ) {  
2. if ( [self class] == [anObject superclass] ) {  
3. // do something appropriate...  
4.     }  
5. }  

返回的两个Class对象看是否相等。

检查类对象的从属关系：isKindOfClass:判断是否是这个类的或这个类的子类的实例。isMemberOfClass: 这个更严格些，判断是否是这个类的实例。例子：

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. if ([item isKindOfClass:[NSData class]]) {  
2. const unsigned char *bytes = [item bytes];  
3. int length = [item length];  
4. // ...  
5. }  

2.2 判断方法的实现或者是否遵循某个协议

NSObject还有两个功能更加强大的内省方法，即respondsToSelector:和conformsToProtocol:。两个是实例方法。respondsToSelector判读对象是否实现某个的方法，conformsToProtocol判断是否遵循指定的正式协议（正是协议的意思是实现该协议的所有方法）。所有继承NSObject的类都有有这两个方法。

respondsToSelector例子：

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. - (void)doCommandBySelector:(SEL)aSelector {  
2. if ([self respondsToSelector:aSelector]) {  
3.         [self performSelector:aSelector withObject:nil];  
4. else {  
5.         [_client doCommandBySelector:aSelector];  
6.     }  
7. }  

2.3 对象的比较

hash和isEqual:方法都在NSObject协议中声明，且彼此关系紧密。实现hash方法会返回一个整型数。两个对象相等意味着它们有相同的哈希值。如果您的对象可能被包含在象NSSet这样的集合中，则需要定义hash方法，并确保该方法在两个对象相等的时候返回相同的哈希值。不过NSObject类中缺省的isEqual实现只是简单地检查指针是否相等。

isEqual方法例子：

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. - (void)saveDefaults {  
2.     NSDictionary *prefs = [self preferences];  
3. if (![origValues isEqual:prefs])   
4.         [Preferences savePreferencesToDefaults:prefs];  
5. }  

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. - (BOOL)isEqual:(id)other {  
2. if (other == self)   
3. return YES;  
4. if (!other || ![other isKindOfClass:[self class]])   
5. return NO;  
6. return [self isEqualToWidget:other];  
7. }  
8.    
9. - (BOOL)isEqualToWidget:(MyWidget *)aWidget {  
10. if (self == aWidget)   
11. return YES;  
12. if (![(id)[self name] isEqual:[aWidget name]])  
13. return NO;  
14. if (![[self data] isEqualToData:[aWidget data]])  
15. return NO;  
16. return YES;  
17. }  

3、对象可变性(mutable)

3.1 为什么要有可变与不可变对象

创建对象的时候，选可变的对象还是选不可变的对象呢？怎么决定呢。先看看为什么要有可变与不可变这两种对象的存在。

可变的对象的类前面都有 Mutable的关键字，这些类有：

• NSMutableArray
• NSMutableDictionary
• NSMutableSet
• NSMutableIndexSet
• NSMutableCharacterSet
• NSMutableData
• NSMutableString
• NSMutableAttributedString
• NSMutableURLRequest

它们都是对应的不可变类的子类。

如果对象都是可变的，那在某些场景中是很不安全和不可靠的。比如你的某个对象当做参数传给了某个方法，你不希望你的对象被改变。这时这个方法却你的变量改变了，这是你不想要的结果。而在另外一些场景却相反。OK，为了对应不同的场景，对象就必须有可变与不可变之分了。

3.2 什么时候用可变对象

当需要在对象创建之后频繁或不断地对其内容进行修改时，请使用可变对象
有些时候，用一个不可变对象取代另一个可能更好。比如，大多数保留字符串的实例变量都应该被赋值为一个不可变的NSString对象，而这些对象则用“setter”方法来进行替换。
依靠返回类型来进行可变性提示。
如果你不能确定一个对象是可变的，则将它当成不可变的处理。

4、创建单例

创建单例的步骤：

• 声明一个单例对象的静态实例，并初始化为nil。
• 在该类的类工厂方法（名称类似于“sharedInstance”或“sharedManager”）中生成该类的一个实例，但仅当静态实例为nil的时候。
• 重载allocWithZone:方法，确保当用户试图直接（而不是通过类工厂方法）分配或初始化类的实例时，不会分配出另一个对象。
• 实现基本协议方法：copyWithZone:、release、retain、retainCount、和autorelease ，以保证单例的状态。

实现单例的代码例子：

[cpp]  ​​view plain​​ ​​copy​​

1. static MyGizmoClass *sharedGizmoManager = nil;  
2.    
3. + (MyGizmoClass*)sharedManager  
4. {  
5.     @synchronized(self) {  
6. if (sharedGizmoManager == nil) {  
7. // assignment not done here  
8.         }  
9.     }  
10. return sharedGizmoManager;  
11. }  
12.    
13. + (id)allocWithZone:(NSZone *)zone  
14. {  
15.     @synchronized(self) {  
16. if (sharedGizmoManager == nil) {  
17.             sharedGizmoManager = [super allocWithZone:zone];  
18. return sharedGizmoManager;  // assignment and return on first allocation  
19.         }  
20.     }  
21. return nil; //on subsequent allocation attempts return nil  
22. }  
23.    
24. - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone  
25. {  
26. return self;  
27. }  
28.    
29. - (id)retain  
30. {  
31. return self;  
32. }  
33.    
34. - (unsigned)retainCount  
35. {  
36. return UINT_MAX;  //denotes an object that cannot be released  
37. }  
38.    
39. - (void)release  
40. {  
41. //do nothing  
42. }  
43.    
44. - (id)autorelease  
45. {  
46. return self;  
47. }