[編寫高品質iOS代碼的52個有效方法]（十一）系統架構

參考書籍：《Effective Objective-C 2.0》【英】 Matt Galloway

先睹為快

47.熟悉系統架構

48.多用塊枚舉，少用for循環

49.對自定義其記憶體管理語義的容器使用無縫橋接

50.建構緩存時選用NSCache而非NSDictionary

51.精簡initialize與load的實作代碼

52.别忘了NSTimer會保留其目标對象

編寫高品質iOS代碼的52個有效方法十一系統架構
- 先睹為快
- 目錄
- 第47條熟悉系統架構
- 第48條多用塊枚舉少用for循環
- 第49條對自定義其記憶體管理語義的容器使用無縫橋接
- 第50條建構緩存時選用NSCache而非NSDictionary
- 第51條精簡initialize與load的實作代碼
- 第52條别忘了NSTimer會保留其目标對象

第47條：熟悉系統架構

将一系列代碼封裝為動态庫，并在其中放入描述其接口的頭檔案，這樣做出來的東西就叫架構。

開發者會碰到的主要架構就是Foundation，像是NSObject、NSArray、NSDictionary等類都在其中。Foundation架構中的類都使用NS字首（表示NeXTSTEP作業系統，Mac OS X的基礎）

還有個與Foundation相伴的架構，叫CoreFoundation。其中有很多對應Foundation架構中功能的C語言API。CoreFoundation中的C語言資料結構可以與Foundation架構中的Objective-C對象無縫橋接。

除此之外還有以下常用架構：

CFNetwork 提供C語言級别的網絡通信能力

CoreAudio 操作裝置音頻硬體的C語言API

AVFoundation 提供Objective-C對象來回訪并錄制音頻及視訊

CoreData 提供Objective-C接口将對象放入資料庫，便于持久儲存

CoreText 可以高效執行文字排版及渲染操作的C語言接口

AppKit/UIKit Mac OS X/iOS應用程式的UI架構

用純C語言寫成的架構與用Objective-C寫成的一樣重要，若想成為優秀的Objective-C開發者，應該掌握C語言的核心概念。

第48條：多用塊枚舉，少用for循環

在程式設計中經常需要列舉容器中的元素，目前Objective-C語言有多種辦法實作此功能，首先是老式的for循環。

NSArray *array = /* ... */;
for (int i = ; i < array.count; i++) {
    id object = array[i];
    // Do something with 'object'
}

NSDictionary *dictionary = /* ... */;
NSArray *keys = [dictionary allKeys];
for (int i = ; i < keys.count; i++) {
    id key = keys[i];
    id value = dictionary[key];
    // Do something with 'key' and 'value'
}

這是最基本的方法，因而功能非常有限。由于字典和set都是無序的，是以周遊它們需要額外建立一個數組（本例中為keys）。

第二種方法是使用NSEnumerator抽象基類來周遊

NSArray *array = /* ... */;
NSEnumerator *enumerator = [array objectEnumerator];
id object;
while ((object = [enumerator nextObject]) != nil) {
        // Do something with 'object'
}

NSDictionary *dictionary = /* ... */;
NSEnumerator *enumerator = [dictionary keyEnumerator];
id key;
while ((key = [enumerator nextObject]) != nil) {
    id value = dictionary[key];
    // Do something with 'key' and 'value'
}

這種方法與标準for循環相比，優勢在于無論周遊哪種容器，文法都十分類似，如果需要反向周遊，也可以擷取反向枚舉器。

NSArray *array = /* ... */;
NSEnumerator *enumerator = [array reverseObjectEnumerator];

Objective-C 2.0引入了快速周遊。與使用NSEnumerator類似，而文法更簡潔，它為for循環開始了in關鍵字。

NSArray *array = /* ... */;
for (id object in array){
    // Do something with 'object'
}

NSDictionary *dictionary = /* ... */;
for (id key in dictionary){
    id value = dictionary[key];
    // Do something with 'key' and 'value'
}

如果某個類的對象支援快速對象，隻需要遵守NSFastEnumeration協定，該協定隻定義了一個方法：

由于NSEnumerator也實作了NSFastEnumeration協定，是以反向周遊可以這樣實作：

NSArray *array = /* ... */;
for (id object in [array reverseObjectEnumerator]){
    // Do something with 'object'
}

這種方法允許類執行個體同時傳回多個對象，使循環更高效。但缺點有兩個，一是周遊字典時不能同時擷取鍵和值，需要多一步操作，二是此方法無法輕松擷取目前周遊操作所針對的下标（有可能會用到）。

最後一種方法是基于塊的周遊，也是最新的方法

NSArray *array;
[array enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
    // Do something with 'object'
    if (shouldStop) {
        *stop = YES;
    }
}];

NSDictionary *dictionary;
[dictionary enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id key, id obj, BOOL *stop) {
    // Do something with 'key' and 'value'
    if (shouldStop) {
        *stop = YES;
    }
}];

此方式的優勢在于，周遊時可以直接從塊裡擷取更多資訊，并且能夠通過修改塊的方法名，避免進行類型轉換操作。若已知字典中的對象必為字元串：

NSDictionary *dictionary;
[dictionary enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(NSString *key, NSString *obj, BOOL *stop) {
    // Do something with 'key' and 'value'
}];

當然，此方法也可以傳入選項掩碼來執行反向周遊

[array enumerateObjectsWithOptions:NSEnumerationReverse usingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
        // Do something with 'object'
    }];

在options處傳入NSEnumerationConcurrent，可開啟并行執行功能，通過底層GCD來實作并處理。

第49條：對自定義其記憶體管理語義的容器使用無縫橋接

無縫橋接可以實作Foundation架構中的類和CoreFoundation架構中的資料結構之間的互相轉換。下面是一個簡單的無縫橋接：

NSArray *aNSArray = @[@1,@2,@3];
CFArrayRef aCFArray = (__bridge CFArrayRef)aNSArray;
CFRelease(aCFArray);

進行轉換操作的修飾符共有3個：

__bridge // 不改變對象的原所有權
__bridge_retained // ARC交出對象的所有權，手動管理記憶體
__bridge_transfer // ARC獲得對象的所有權，自動管理記憶體

手動管理記憶體的對象需要用CFRetain與CFRelease來保留或釋放。

第50條：建構緩存時選用NSCache而非NSDictionary

開發iOS程式時，有些程式員會将網際網路上下載下傳的圖檔儲存到字典中，這樣的話稍後使用就無須再次下載下傳了，其實用NSCache類更好，它是Foundation架構專門為處理這種任務而設計的。

NSCache勝于NSDictionary之處在于，當系統資源将要耗盡時，它可以自動删除最久未使用的緩存。NSCache并不會拷貝鍵，而是保留它，在鍵不支援拷貝操作的情況下，使用更友善。另外NSCache是線程安全的，不需要編寫加鎖代碼的情況下，多個線程也可以同時通路NSCache。

下面是緩存的用法

#import <Foundation/Foundation.h>

// 網絡資料擷取器類
typedef void(^EOCNetworkFetcherCompletionHandler)(NSData *data);

@interface EOCNetworkFetcher : NSObject

- (id)initWithURL:(NSURL*)url;
- (void)startWithCompletionHandler:(EOCNetworkFetcherCompletionHandler)handler;
@end

// 使用擷取器及緩存結果的類
@interface EOCClass : NSObject
@end

@implementation EOCClass{
    NSCache *_cache;
}

- (id)init{
    if ((self = [super init])) {
        _cache = [NSCache new];
        // 設定緩存的對象數目上限為100，總開銷上限為5MB
        _cache.countLimit = ;
        _cache.totalCostLimit =  *  * ;
    }
    return self;
}

- (void)downloadDataForURL:(NSURL*)url{
    // NSPurgeableData為NSMutableData的子類，采用與記憶體管理類似的引用計數，當引用計數為0時，該對象占用的記憶體可以根據需要随時丢棄
    NSPurgeableData *cacheData = [_cache objectForKey:url];
    if (cacheData) {
        // 緩存命中
        // 引用計數+1
        [cacheData beginContentAccess];
        // 使用緩存資料
        [self useData:cacheData];
        // 引用計數-1
        [cacheData endContentAccess];
    }else{
        // 緩存未命中
        EOCNetworkFetcher *fetcher = [[EOCNetworkFetcher alloc] initWithURL:url];
        [fetcher startWithCompletionHandler:^(NSData *data) {
            // 建立NSPurgeableData對象，引用計數+1
            NSPurgeableData *purgeableData = [NSPurgeableData dataWithData:data];
            [_cache setObject:purgeableData forKey:url cost:purgeableData.length];
            // 使用緩存資料
            [self useData:cacheData];
             // 引用計數-1
            [purgeableData endContentAccess];
        }];
    }
}
@end

第51條：精簡initialize與load的實作代碼

有時候類必須先執行某些初始化操作，然後才能正常使用。在Objective-C中，絕大多數類都繼承自NSObject這個根類，而該類有兩個方法可以用來實作這種初始化操作。首先是load方法：

+ (void)load

加入運作期系統中的每個類及分類，都會調用此方法，而且僅調用一次。在iOS中，這類方法會在應用程式啟動時執行（Mac OS X中可以使用動态加載，程式啟動之後再加載）。在執行load方法時，是先執行超類的load方法，再執行子類的，先執行類的，再執行其所屬分類的。如果代碼還依賴了其他程式庫，則會有限執行該程式庫中的load方法。但在給定的某個程式庫中，無法判斷出各個類的載入順序。

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "EOCClassA.h" // 來自同一個庫

@interface EOCClassB : NSObject
@end

@implementation EOCClassB

+ (void)load{
    NSLog(@"Loading EOCClassB");
    EOCClassA *object = [EOCClassA new];
    // ues object
}
@end

這段代碼不安全，因為無法确定EOCClassA已在執行EOCClassB load方法時已經加載好了。

load方法不遵從普通方法的繼承規則，如果某個類本身沒實作load方法，那麼不管其超類是否實作此方法，系統都不會調用。

load方法應該盡量精簡，因為整個程式執行load方法時都會阻塞。不要在裡面等待鎖，也不要調用可能會加鎖的方法。總之，能不做的事情就别做。

想要執行與類相關的初始化操作，還有個方法，就是重寫下列方法

+ (void)initialize

對于每個類來說，該方法會在程式首次調用該類之前調用，而且隻調用一次。initialize與load方法主要有3個差別：

1. initialize方法隻有當程式用到了相關類才會調用，而load不同，程式必須阻塞并等所有類的load都執行完畢，才能繼續。

2. 運作期系統執行initialize方法時，處于正常狀态，而不是阻塞狀态。為保證線程安全，隻會阻塞其他操作該類或類執行個體的線程。

3. 如果某個類未實作initialize方法，而超類實作了它，那麼就會運作超類的方法。

initialize方法也應當盡量精簡，隻需要在裡面設定一些狀态，使本類能夠正常運作就可以了，不要執行那種耗時太久或需要加鎖的任務，也盡量不要在其中調用其他方法，即使是本類的方法。

若某個全局狀态無法在編譯期初始化，則可以放在initialize裡來做。

// EOCClass.h
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface EOCClass : NSObject
@end

// EOCClass.m
#import "EOCClass.h"

static const int kInterval = ;
static NSMutableArray *kSomeObjects;

@implementation EOCClass

+ (void)initialize{
    // 判斷類的類型，防止在子類中執行
    if(self == [EOCClass class]){
        kSomeObjects = [NSMutableArray new];
    }
}
@end

整數可以在編譯期定義，然而可變數組不行，下面這樣建立對象會報錯。

static NSMutableArray *kSomeObjects = [NSMutableArray new];

第52條：别忘了NSTimer會保留其目标對象

NSTimer（計時器）是一種很友善很有用的對象，計時器要和運作循環相關聯，運作循環到時候會觸發任務。隻有把計時器放到運作循環裡，它才能正常觸發任務。例如，下面這個方法可以建立計時器，并将其預先安排在目前運作循環中：

+ (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo;

此方法建立出來的計時器會在指定的間隔時間之後執行任務。也可以令其反複執行任務，直到開發者稍後将其手動關閉為止。target和selector表示在哪個對象上調用哪個方法。執行完任務後，一次性計時器會失效，若repeats為YES，那麼必須調用invalidate方法才能使其停止。

重複執行模式的計時器，很容易引入保留環：

@interface EOCClass : NSObject
- (void)startPolling;
- (void)stopPolling;
@end

@implementation EOCClass{
    NSTimer *_poliTimer;
}

- (id) init{
    return [super init];
}

- (void)dealloc{
    [_poliTimer invalidate];
}

- (void)stopPolling{
    [_poliTimer invalidate];
    _poliTimer = nil;
}

- (void)startPolling{
    _poliTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval: target:self selector:@selector(p_doPoll) userInfo:nil repeats:YES];
}

- (void)p_doPoll{
    // code
}

如果建立了本類執行個體，并調用了startPolling方法。建立計時器的時候，由于目标對象是self，是以要保留此執行個體。然而，因為計時器是用執行個體變量存放的，是以執行個體也保留了計數器，于是就産生了保留環。

調用stopPolling方法或令系統将執行個體回收（會自動調用dealloc方法）可以使計時器失效，進而打破循環，但無法確定startPolling方法一定調用，而由于計時器儲存着執行個體，執行個體永遠不會被系統回收。當EOCClass執行個體的最後一個外部引用移走之後，執行個體仍然存活，而計時器對象也就不可能被系統回收，除了計時器外沒有别的引用再指向這個執行個體，執行個體就永遠丢失了，造成記憶體洩漏。

解決方案是采用塊為計時器添加新功能

@interface NSTimer (EOCBlocksSupport)
+ (NSTimer*)eoc_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval block:(void(^)())block repeats:(BOOL)repeats;
@end

@implementation NSTimer( EOCBlocksSupport)

+ (NSTimer*)eoc_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval block:(void (^)())block repeats:(BOOL)repeats{
    return [self scheduledTimerWithTimeInterval:interval target:self selector:@selector(eoc_blockInvoke:) userInfo:[block copy] repeats:repeats];
}

+ (void)eoc_blockInvoke:(NSTimer*)timer{
    void (^block)() = timer.userInfo;
    if (block) {
        block();
    }
}

再修改stopPolling方法：

- (void)startPolling{
    __weak EOCClass *weakSelf = self;
    _poliTimer = [NSTimer eoc_scheduledTimerWithTimeInterval: block:^{
        EOCClass *strongSelf = weakSelf;
        [strongSelf p_doPoll];
    } repeats:YES];
}

這段代碼先定義了一個弱引用指向self，然後用塊捕獲這個引用，這樣self就不會被計時器所保留，當塊開始執行時，立刻生成strong引用，保證執行個體在執行器繼續存活。

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