iOS代理机制实现原理和应用

iOS代理机制实现原理 代理（Delegate）是iOS开发中的一种重要的消息传递方式，是iOS开发中普遍使用的通用设计模式，iOS集成开发环境Xcode中，提供大量的控件，例如UITableView，UIScrollViewDelegate，UISearchView等都是用代理机制实现消息传递。代理机制由代理对象、委托者、协议三部分组成。 代理是一种通用的设计模式，在iOS中对代理设计模式支持的很好，有特定的语法来实现代理模式，objective c和Swift语言可以通过@Protocol实现协议。 代理主要由三部分组成： 这里用一张图来阐述一下三方之间的关系： Protocol－协议的概念 从上图中我们可以看到三方之间的关系，在实际应用中通过协议来规定代理双方的行为，协议中的内容一般都是方法列表，当也可以定义属性。 协议是公共的定义，如果只是某个类使用，我们常做的就是写在某个类中。如果是多个类都是用同一个协议，建议创建一个Protocol文件，在这个文件中定义协议。遵循的协议可以被继承，例如我们常用的UITableView，由于继承自UIScrollView的缘故，所以也将UIScrollViewDelegate继承了过来，我们可以通过代理方法获取UITableView偏移量等状态参数。 协议只能定义公用的一套接口，类似于一个约束代理双方的作用。但不能提供具体的实现方法，实现方法需要代理对象去实现。协议可以继承其他协议，并且可以继承多个协议，在iOS中，对象（Interface）不支持多继承，而协议可以多继承。但对象可以实现多个协议，对象通过实现多个协议使应用支持丰富的数据功能。 1 2 3 4 // 当前协议继承了三个协议，这样其他三个协议中的方法列表都会被继承过来 @protocol LoginProtocol - (void)userLoginWithUsername:(NSString *)username password:(NSString *)password; @end 协议有两个修饰符@optional和@required，创建一个协议如果没有声明，默认是@required状态的。这两个修饰符只是约定代理是否强制需要遵守协议，如果@required状态的方法代理没有遵守，会报一个黄色的警告，只是起一个约束的作用，没有其他功能。 无论是@optional还是@required，在委托方（即代理对象）调用代理方法时都需要做一个判断，判断代理是否实现当前方法，否则会导致崩溃。代理方法本质上就是一个回调函数，在委托方（即代理对象）定义，实现部分由代理方实现。 代理机制举例： 为了使开发人员更好的理解代理机制和实现原理，我们通过电信设备提供商和运营商之间的关系，阐明这种很普遍的代理机制应用。 1）运营商作为代理方，完成电信设备商预留的部分功能，即回调函数部分。因为电信设备商的设备是为很多运营商设计的，为了满足不同运营商的需求，需要定义用户数据和业务提供代理函数，每个运营商作为代理方，其用户数据和业务都是不完全相同的，故需要运营商自己实现。电信设备商只需要完成协议规定的基本功能，不同运营商的数据和业务需要电信设备商通过代理机制配合才能完成。 2）另一方面，设备提供商在完成业务功能后，必须把业务执行结果传递给运营商，例如向运营商传递原始话单需要通过代理实现的回调函数。机制如下图所示。 3）电信设备商做为代理对象，也就是委托方，可以为很多运营商提供服务，如华为的设备可以卖个中国移动，也可以卖给沃达丰VDF，中国联通等很多运营商。 4）对运营商来说，比如中国移动可以购买很多设备商的设备，因此运营商作为代理方，可以遵从和实现很多设备商即委托方的协议，通过不通的代理对象即设备制造商，完成自己的网络和业务功能。比如，中国移动，核心网设备可以有HW提供，接入网设备可以由ZTE提供。 多代理方、多委托方应用机制模型如下图： 示例： 1 2 3 4 // 判断代理对象是否实现这个方法，没有实现会导致崩溃 if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(userLoginWithUsername:password:)]) {     [self.delegate userLoginWithUsername:self.username.text password:self.password.text]; } 下面我们将用一个小例子来讲解一下这个问题： 示例：假设我在公司正在敲代码，敲的正开心呢，突然口渴了，想喝一瓶红茶。这时我就可以拿起手机去外卖app上定一个红茶，然后外卖app就会下单给店铺并让店铺给我送过来。 这个过程中，外卖app就是我的代理，我就是委托方，我买了一瓶红茶并付给外卖app钱，这就是购买协议。我只需要从外卖app上购买就可以，具体的操作都由外卖app去处理，我只需要最后接收这瓶红茶就可以。我付的钱就是参数，最后送过来的红茶就是处理结果。 但是我买红茶的同时，我还想吃一份必胜客披萨，我需要另外向必胜客app去订餐，上面的外卖app并没有这个功能。我又向必胜客购买了一份披萨，必胜客当做我的代理去为我做这份披萨，并最后送到我手里。这就是多个代理对象，我就是委托方。 代理 在iOS中一个代理可以有多个委托方，而一个委托方也可以有多个代理。我指定了外卖app和必胜客两个代理，也可以再指定麦当劳等多个代理，委托方也可以为多个代理服务。 代理对象在很多情况下其实是可以复用的，可以创建多个代理对象为多个委托方服务，在下面将会通过一个小例子介绍一下控制器代理的复用。 下面是一个简单的代理： 首先定义一个协议类，来定义公共协议 1 2 3 4 5 #import @protocol LoginProtocol @optional - (void)userLoginWithUsername:(NSString *)username password:(NSString *)password; @end 这里简单实现了一个用户登录功能，将用户登录后的账号密码传递出去，有代理来处理具体登录细节。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 #import #import "LoginProtocol.h" /**  *  当前类是委托类。用户登录后，让代理对象去实现登录的具体细节，委托类不需要知道其中实现的具体细节。  */ @interface LoginViewController : UIViewController // 通过属性来设置代理对象 @property (nonatomic, weak) id delegate; @end   实现部分：   @implementation LoginViewController - (void)loginButtonClick:(UIButton *)button {   // 判断代理对象是否实现这个方法，没有实现会导致崩溃   if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(userLoginWithUsername:password:)]) {       // 调用代理对象的登录方法，代理对象去实现登录方法       [self.delegate userLoginWithUsername:self.username.text password:self.password.text];   } } 代理方，实现具体的登录流程，委托方不需要知道实现细节。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 // 遵守登录协议 @interface ViewController ()   //the delegate must implement LoginProtocol @end   @implementation ViewController - (void)viewDidLoad {     [super viewDidLoad];       LoginViewController *loginVC = [[LoginViewController alloc] init];     loginVC.delegate = self;     [self.navigationController pushViewController:loginVC animated:YES]; }   /**  *  代理方实现具体登录细节  */ - (void)userLoginWithUsername:(NSString *)username password:(NSString *)password {     NSLog(@"username : %@, password : %@", username, password); } 代理使用原理 代理实现流程 在iOS中代理的本质就是代理对象内存的传递和操作，我们在委托类设置代理对象后，实际上只是用一个id类型的指针将代理对象进行了一个弱引用。委托方让代理方执行操作，实际上是在委托类中向这个id类型指针指向的对象发送消息，而这个id类型指针指向的对象，就是代理对象。 代理原理 通过上面这张图我们发现，其实委托方的代理属性本质上就是代理对象自身，设置委托代理就是代理属性指针指向代理对象，相当于代理对象只是在委托方中调用自己的方法，如果方法没有实现就会导致崩溃。从崩溃的信息上来看，就可以看出来是代理方没有实现协议中的方法导致的崩溃。 而协议只是一种语法，是声明委托方中的代理属性可以调用协议中声明的方法，而协议中方法的实现还是有代理方完成，而协议方和委托方都不知道代理方有没有完成，也不需要知道怎么完成。 代理内存管理 为什么我们设置代理属性都使用weak呢？ 我们定义的指针默认都是__strong类型的，而属性本质上也是一个成员变量和set、get方法构成的，strong类型的指针会造成强引用，必定会影响一个对象的生命周期，这也就会形成循环引用。 强引用 上图中，由于代理对象使用强引用指针，引用创建的委托方LoginVC对象，并且成为LoginVC的代理。这就会导致LoginVC的delegate属性强引用代理对象，导致循环引用的问题，最终两个对象都无法正常释放。 弱引用 我们将LoginVC对象的delegate属性，设置为弱引用属性。这样在代理对象生命周期存在时，可以正常为我们工作，如果代理对象被释放，委托方和代理对象都不会因为内存释放导致的Crash。 但是，这样还有点问题，真的不会崩溃吗？ 下面两种方式都是弱引用代理对象，但是第一种在代理对象被释放后不会导致崩溃，而第二种会导致崩溃。 1 2 @property (nonatomic, weak) iddelegate; @property (nonatomic, assign) iddelegate; weak和assign是一种“非拥有关系”的指针，通过这两种修饰符修饰的指针变量，都不会改变被引用对象的引用计数。但是在一个对象被释放后，weak会自动将指针指向nil，而assign则不会。在iOS中，向nil发送消息时不会导致崩溃的，所以assign就会导致野指针的错误unrecognized selector sent to instance。 所以我们如果修饰代理属性，还是用weak修饰吧，比较安全。 控制器瘦身－代理对象 为什么要使用代理对象？ 随着项目越来越复杂，控制器也随着业务的增加而变得越来越臃肿。对于这种情况，很多人都想到了最近比较火的MVVM设计模式。但是这种模式学习曲线很大不好掌握，对于新项目来说可以使用，对于一个已经很复杂的大中型项目，就不太好动框架这层的东西了。 在项目中用到比较多的控件应该就有UITableView了，有的页面往往UITableView的处理逻辑很多，这就是导致控制器臃肿的一个很大的原因。对于这种问题，我们可以考虑给控制器瘦身，通过代理对象的方式给控制器瘦身。 什么是代理对象 这是平常控制器使用UITableView(图画的难看，主要是意思理解就行) 常用写法 这是我们优化之后的控制器构成 代理对象 从上面两张图可以看出，我们将UITableView的delegate和DataSource单独拿出来，由一个代理对象类进行控制，只将必须控制器处理的逻辑传递给控制器处理。 UITableView的数据处理、展示逻辑和简单的逻辑交互都由代理对象去处理，和控制器相关的逻辑处理传递出来，交由控制器来处理，这样控制器的工作少了很多，而且耦合度也大大降低了。这样一来，我们只需要将需要处理的工作交由代理对象处理，并传入一些参数即可。 下面我们用一段代码来实现一个简单的代理对象 代理对象.h文件的声明 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 typedef void (^selectCell) (NSIndexPath *indexPath); /**  *  代理对象(UITableView的协议需要声明在.h文件中，不然外界在使用的时候会报黄色警告，看起来不太舒服)  */ @interface TableViewDelegateObj : NSObject [UITableViewDelegate, UITableViewDataSource]（因识别问题，这里将尖括号改为方括号）   /**  *  创建代理对象实例，并将数据列表传进去  *  代理对象将消息传递出去，是通过block的方式向外传递消息的  *  @return 返回实例对象  */ + (instancetype)createTableViewDelegateWithDataList:(NSArray *)dataList                                         selectBlock:(selectCell)selectBlock; @end 代理对象.m文件中的实现 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 #import "TableViewDelegateObj.h"   @interface TableViewDelegateObj ()  @property (nonatomic, strong) NSArray   *dataList; @property (nonatomic, copy)   selectCell selectBlock; @end   @implementation TableViewDelegateObj + (instancetype)createTableViewDelegateWithDataList:(NSArray *)dataList                                         selectBlock:(selectCell)selectBlock {     return [[[self class] alloc] initTableViewDelegateWithDataList:dataList                                                        selectBlock:selectBlock]; }   - (instancetype)initTableViewDelegateWithDataList:(NSArray *)dataList selectBlock:(selectCell)selectBlock {     self = [super init];     if (self) {         self.dataList = dataList;         self.selectBlock = selectBlock;     }     return self; }   - (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {     static NSString *identifier = @"cell";     UITableViewCell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:identifier];     if (!cell) {         cell = [[UITableViewCell alloc] initWithStyle:UITableViewCellStyleDefault reuseIdentifier:identifier];     }     cell.textLabel.text = self.dataList[indexPath.row];     return cell; }   - (NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section {     return self.dataList.count; }   - (void)tableView:(UITableView *)tableView didSelectRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {     [tableView deselectRowAtIndexPath:indexPath animated:NO];     // 将点击事件通过block的方式传递出去     self.selectBlock(indexPath); } @end 外界控制器的调用非常简单，几行代码就搞定了。 1 2 3 4 5 6 self.tableDelegate = [TableViewDelegateObj createTableViewDelegateWithDataList:self.dataList                                                                     selectBlock:^(NSIndexPath *indexPath) {     NSLog(@"点击了%ld行cell", (long)indexPath.row); }]; self.tableView.delegate = self.tableDelegate; self.tableView.dataSource = self.tableDelegate; 在控制器中只需要创建一个代理对象类，并将UITableView的delegate和dataSource都交给代理对象去处理，让代理对象成为UITableView的代理，解决了控制器臃肿以及和UITableView的解藕。 上面的代码只是简单的实现了点击cell的功能，如果有其他需求大多也都可以在代理对象中进行处理。使用代理对象类还有一个好处，就是如果多个UITableView逻辑一样或类似，代理对象是可以复用的。 非正式协议 简介 在iOS2.0之前还没有引入@Protocol正式协议之前，实现协议的功能主要是通过给NSObject添加Category的方式。这种通过Category的方式，相对于iOS2.0之后引入的@Protocol，就叫做非正式协议。 正如上面所说的，非正式协议一般都是以NSObject的Category的方式存在的。由于是对NSObject进行的Category，所以所有基于NSObject的子类，都接受了所定义的非正式协议。对于@Protocol来说编译器会在编译期检查语法错误，而非正式协议则不会检查是否实现。 非正式协议中没有@Protocol的@optional和@required之分，和@Protocol一样在调用的时候，需要进行判断方法是否实现。 1 2 3 4 // 由于是使用的Category，所以需要用self来判断方法是否实现 if ([self respondsToSelector:@selector(userLoginWithUsername:password:)]) {     [self userLoginWithUsername:self.username.text password:self.password.text]; } 非正式协议示例 在iOS早期也使用了大量非正式协议，例如CALayerDelegate就是非正式协议的一种实现，非正式协议本质上就是Category。 1 2 3 4 5 6 @interface NSObject (CALayerDelegate) - (void)displayLayer:(CALayer *)layer; - (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx; - (void)layoutSublayersOfLayer:(CALayer *)layer; - (nullable id)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event; @end 代理和block的选择 在iOS中的回调方法有很多，而代理和block功能更加相似，都是直接进行回调，那我们应该用哪个呢，或者说哪个更好呢？ 其实这两种消息传递的方式，没有哪个更好、哪个不好直说....我们应该区分的是在什么情况下应该用什么，用什么更合适！下面我将会简单的介绍一下在不同情况下代理和block的选择： 代理 上面图中代理1可以被设置，代理2和代理3设置的时候被划了叉，是因为这个步骤是错误的操作。我们上面说过，delegate只是一个保存某个代理对象的地址，如果设置多个代理相当于重新赋值，只有最后一个设置的代理才会被真正赋值。 这种情况我们可以使用block的方式，在主线程的多个对象中使用block都是没问题的，下面我们将用一个循环暴力测试一下block到底有没有问题。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init]; queue.maxConcurrentOperationCount = 10; for (int i = 0; i < 100; i++) {     [queue addOperationWithBlock:^{         [[LoginViewController shareInstance] userLoginWithSuccess:^(NSString *username) {             NSLog(@"TestTableViewController : %d", i);         }];     }]; } 上面用NSOperationQueue创建了一个新的队列，并且将最大并发数设置为10，然后创建一个100次的循环。我们在多线程情况下测试单例在block的情况下能否正常使用，答案是可以的。但是我们还是需要注意一点，在多线程情况下因为是单例对象，我们对block中必要的地方加锁，防止资源抢夺的问题发生。 1 2 3 4 5 6 [self downloadTaskWithResumeData:resumeData                   sessionManager:manager                         savePath:savePath                    progressBlock:nil                     successBlock:successBlock                     failureBlock:failureBlock];