類簇 在官方文檔中的解釋

官方文檔中的解釋

以下是翻譯

類簇

類簇是Foundation框架廣泛使用的設(shè)計(jì)模式。類簇在公共抽象超類下對多個私有的具體子類進(jìn)行分組。以這種方式對類進(jìn)行分組簡化了面向?qū)ο罂蚣艿墓部梢婓w系結(jié)構(gòu)，而不會降低其功能豐富度。類簇是基于抽象工廠設(shè)計(jì)模式的。

沒有類簇的情況：簡單的概念，復(fù)雜的接口

為了說明類簇結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)，考慮構(gòu)建定義對象以存儲不同類型（char、int、float、double）數(shù)量的類層次結(jié)構(gòu)的問題。因?yàn)樵S多不同類型具有許多共同特征（例如，它們可以從一種類型轉(zhuǎn)換為另一種類型，并且可以表示為字符串），所以它們可以由單個類表示。但是，它們的存儲要求不同，因此用同一個類表示它們的效率很低?？紤]到這一事實(shí)，我們可以用下圖所示的類結(jié)構(gòu)來解決這個問題。

image

Number是抽象超類，在其方法中聲明其子類共有的操作。但是，它不會聲明實(shí)例變量來存儲數(shù)字。子類聲明了這樣的實(shí)例變量，并在聲明的編程接口中共享Number。

到目前為止，這種設(shè)計(jì)相對簡單。但是，如果考慮這些基本C類型的常用修改，則類層次結(jié)構(gòu)圖看起來更像下圖。

image

簡單的概念 - 創(chuàng)建一個容納數(shù)字值的類 - 可以很容易地發(fā)展到十幾個類。類簇結(jié)構(gòu)提供了一種反映概念簡單性的設(shè)計(jì)。

使用類簇的情況：簡單的概念，簡單的接口

將類簇結(jié)構(gòu)應(yīng)用于此問題會產(chǎn)生下圖的類層次結(jié)構(gòu)（私有類為灰色）。

image

此層次結(jié)構(gòu)的用戶只能看到一個公共類，Number那么如何分配正確子類的實(shí)例呢？答案就在于抽象超類處理實(shí)例化的方式。

創(chuàng)建實(shí)例

在類簇中，一個抽象的超類必須聲明用于創(chuàng)建其私有子類的實(shí)例的方法。超類負(fù)責(zé)根據(jù)您調(diào)用的創(chuàng)建方法分配正確子類的對象 - 您不會，也不能手動選擇實(shí)例的類。
在Foundation框架中，通常通過調(diào)用 +className...方法或alloc...和init...方法來創(chuàng)建對象。以Foundation框架的NSNumber類為例，您可以發(fā)送這些消息來創(chuàng)建數(shù)字對象：

NSNumber *aChar = [NSNumber numberWithChar:’a’];
NSNumber *anInt = [NSNumber numberWithInt:1];
NSNumber *aFloat = [NSNumber numberWithFloat:1.0];
NSNumber *aDouble = [NSNumber numberWithDouble:1.0];

你不需要負(fù)責(zé)釋放從工廠方法返回的對象。許多類也提供了創(chuàng)建需要你自己管理釋放對象的標(biāo)準(zhǔn)alloc...和init...方法。
每個對象返回的aChar、anInt、aFloat和aDouble可能屬于不同的私有子類（事實(shí)上確實(shí)如此）。雖然每個對象的類成員關(guān)系都是隱藏的，但是它的接口是公共的，是由抽象超類NSNumber聲明的接口。雖然不完全正確，但是將aChar、anInt、aFloat和a.對象看作NSNumber類的實(shí)例是很方便的，因?yàn)樗鼈兪怯蒒SNumber類方法創(chuàng)建并通過NSNumber聲明的實(shí)例方法訪問的。

具有多個公共超類的類簇

在上面的示例中，一個抽象公共類聲明了多個私有子類的接口。這是一個純粹意義上的類集群。也有可能并且通常需要有兩個（或可能更多）抽象公共類來聲明集群的接口。這在Foundation框架中很明顯，其中包括下圖中列出的集合。

image

- (NSString *)title;

book對象可以返回自己的實(shí)例變量或創(chuàng)建一個新的字符串對象并返回它 - 這無關(guān)緊要。從此聲明中可以清楚地看出，返回的字符串無法修改。任何修改返回對象的嘗試都會引發(fā)編譯器警告。

在類簇中創(chuàng)建子類

類簇體系包含了簡潔性和可擴(kuò)展性之間的權(quán)衡：一小部分公共類代表大量私有類，使得在框架中學(xué)習(xí)和使用更容易，但在集合中創(chuàng)建子類有點(diǎn)困難。然而，如果很少需要創(chuàng)建子類，那么集合結(jié)構(gòu)顯然是有益的。在符合上述這些條件的情況下，集合（類簇）在Foundation框架中使用。

如果您發(fā)現(xiàn)類簇不提供程序所需的功能，那么子類可能是合理的。例如，假設(shè)您要創(chuàng)建一個數(shù)組對象，其存儲基于文件，而不是像在NSArray類簇中一樣基于內(nèi)存。因?yàn)槟诟念惖幕A(chǔ)存儲機(jī)制，所以您必須創(chuàng)建一個子類。

另一方面，在某些情況下，定義一個，在類簇中嵌入對象的類，可能就足夠了（也更容易）。假設(shè)您需要在修改某些數(shù)據(jù)時，在程序中被提醒。在這種情況下，創(chuàng)建一個包裝Foundation框架定義的數(shù)據(jù)對象的簡單類可能是最好的手段。此類的對象可以干預(yù)修改數(shù)據(jù)，攔截消息，對其進(jìn)行操作，然后將它們轉(zhuǎn)發(fā)到嵌入數(shù)據(jù)對象的消息。

總之，如果您需要管理對象的存儲，就請創(chuàng)建一個真正的子類。否則，就去創(chuàng)建一個復(fù)合對象，該對象將標(biāo)準(zhǔn)Foundation框架對象嵌入到您自己設(shè)計(jì)的對象中。下面的部分提供了有關(guān)這兩種方法的更多詳細(xì)信息。

真正的子類

您在類簇中創(chuàng)建的新類必須：

• 是集合的抽象超類的子類
• 聲明自己的存儲空間
• 覆蓋超類的所有初始化方法
• 覆蓋超類的原始方法（如下所述）

因?yàn)榧旱某橄蟪愂羌簩哟谓Y(jié)構(gòu)中唯一公開可見的節(jié)點(diǎn)，所以第一點(diǎn)是顯而易見的。這意味著新的子類將繼承集群的接口，但不會繼承實(shí)例變量，因?yàn)槌橄蟪惵暶鳠o。因此第二點(diǎn)：子類必須聲明它需要的任何實(shí)例變量。最后，子類必須覆蓋它繼承的任何直接訪問對象實(shí)例變量的方法。這種方法稱為原始方法。

類的原始方法構(gòu)成了其接口的基礎(chǔ)。例如，使用NSArray類，該類聲明接口到管理對象數(shù)組的對象。概念上，數(shù)組存儲了許多數(shù)據(jù)項(xiàng)，每個數(shù)據(jù)項(xiàng)都可以通過索引訪問。NSArray通過它的兩種原始方法來表達(dá)這種抽象概念，count并且objectAtIndex:。以這些方法為基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)其他方法衍生方法 ; 表1-2給出了派生方法的兩個例子。

基元和派生方法之間的接口劃分使得創(chuàng)建子類更容易。您的子類必須重寫繼承的基元，同時要確保它繼承的所有派生方法都能正常運(yùn)行。

原始派生的區(qū)別適用于完全初始化的對象的接口。如何init...的方法需要被掌握的問題還需要被處理。

通常，集群的抽象超類聲明了許多init...和+className方法。如創(chuàng)建實(shí)例中所述，抽象類基于您的選擇init...或+ className方法決定實(shí)例化哪個具體子類。您可以認(rèn)為抽象類聲明了這些方法以方便子類。由于抽象類沒有實(shí)例變量，因此不需要初始化方法。

您的子類應(yīng)該聲明它自己的init...（如果它需要初始化它的實(shí)例變量）和可能的+ className方法。它不應(yīng)該依賴于它繼承的任何東西。為了在初始化鏈中維護(hù)其鏈接，它應(yīng)該在自己指定的初始化方法中調(diào)用其超類的指定初始化方法。它還應(yīng)該重寫所有其他繼承的初始化方法，并讓它們以合理的方式運(yùn)行。（有關(guān)指定初始值設(shè)定項(xiàng)的討論，請參閱Object Initialization。）在類集群中，抽象超類的指定初始值設(shè)定項(xiàng)始終為init。

真正的子類：一個例子

假設(shè)您要創(chuàng)建一個NSArray名為的子類，該子類MonthArray返回給定其索引位置的月份名稱。但是，MonthArray對象實(shí)際上不會將月份名稱數(shù)組存儲為實(shí)例變量。相反，給定索引位置（objectAtIndex:）返回名稱的方法將返回常量字符串。因此，無論MonthArray應(yīng)用程序中存在多少個對象，都只會分配12個字符串對象。
在MonthArray類被聲明為：

#import <foundation/foundation.h>
@interface MonthArray : NSArray
{
}
 
+ monthArray;
- (unsigned)count;
- (id)objectAtIndex:(unsigned)index;
 
@end

請注意，MonthArray該類未聲明init...方法，因?yàn)樗鼪]有要初始化的實(shí)例變量。如上所述，count和objectAtIndex:方法簡單地覆蓋了繼承的原始方法。

MonthArray該類的實(shí)現(xiàn)如下所示：

#import "MonthArray.h"
 
@implementation MonthArray
 
static MonthArray *sharedMonthArray = nil;
static NSString *months[] = { @"January", @"February", @"March",
    @"April", @"May", @"June", @"July", @"August", @"September",
    @"October", @"November", @"December" };
 
+ monthArray
{
    if (!sharedMonthArray) {
        sharedMonthArray = [[MonthArray alloc] init];
    }
    return sharedMonthArray;
}
- (unsigned)count
{
 return 12;
}
 
- objectAtIndex:(unsigned)index
{
    if (index >= [self count])
        [NSException raise:NSRangeException format:@"***%s: index
            (%d) beyond bounds (%d)", sel_getName(_cmd), index,
            [self count] - 1];
    else
        return months[index];
}
@end

因?yàn)?strong>MonthArray重寫了繼承的原始方法，所以它繼承的派生方法可以正常工作而不會被覆蓋。NSArray的lastObject，containsObject:，sortedArrayUsingSelector:，objectEnumerator，和其他沒有MonthArray對象問題的方法依然照常執(zhí)行。

復(fù)合的對象

通過將私有集合對象嵌入到您自己設(shè)計(jì)的對象中這個方法，可以創(chuàng)建復(fù)合對象。此復(fù)合對象可以依賴于集合對象的基本功能，僅攔截復(fù)合對象希望以某種特定方式處理的消息。此體系結(jié)構(gòu)減少了必須編寫的代碼量，并允許您利用Foundation Framework提供的測試代碼。

image

- (unsigned)count {
    return [embeddedObject count];
}

這樣，您的對象可以將代碼用于其自身的目的，以實(shí)現(xiàn)它覆蓋的任何方法。

復(fù)合的對象：一個例子

為了說明復(fù)合對象的使用，假設(shè)您需要一個可變數(shù)組對象，該對象在允許對數(shù)組內(nèi)容進(jìn)行任何修改之前，不可以根據(jù)某些驗(yàn)證條件去修改確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。下面的示例描述了一個名為ValidatingArray的類，它包含一個標(biāo)準(zhǔn)的可變數(shù)組對象。ValidatingArray覆蓋在其超類、NSArray以及NSMutableArray中聲明的所有原始方法。它還聲明array，validatingArray和init方法，可用于創(chuàng)建和初始化實(shí)例：

#import <foundation/foundation.h>
 
@interface ValidatingArray : NSMutableArray
{
    NSMutableArray *embeddedArray;
}
 
+ validatingArray;
- init;
- (unsigned)count;
- objectAtIndex:(unsigned)index;
- (void)addObject:object;
- (void)replaceObjectAtIndex:(unsigned)index withObject:object;
- (void)removeLastObject;
- (void)insertObject:object atIndex:(unsigned)index;
- (void)removeObjectAtIndex:(unsigned)index;
 
@end

實(shí)現(xiàn)文件顯示了在ValidatingArray類的init方法中,如何創(chuàng)建嵌入對象并將其分配給embeddedArray變量。僅訪問數(shù)組但不修改其內(nèi)容的消息被轉(zhuǎn)發(fā)到嵌入對象?？梢愿膬?nèi)容的消息（這里是偽代碼）進(jìn)行檢查，并且僅在它們通過假設(shè)驗(yàn)證測試時才進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

#import "ValidatingArray.h"
 
@implementation ValidatingArray
 
- init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        embeddedArray = [[NSMutableArray allocWithZone:[self zone]] init];
    }
    return self;
}
 
+ validatingArray
{
    return [[[self alloc] init] autorelease];
}
 
- (unsigned)count
{
    return [embeddedArray count];
}
 
- objectAtIndex:(unsigned)index
{
    return [embeddedArray objectAtIndex:index];
}
 
- (void)addObject:object
{
    if (/* modification is valid */) {
        [embeddedArray addObject:object];
    }
}
 
- (void)replaceObjectAtIndex:(unsigned)index withObject:object;
{
    if (/* modification is valid */) {
        [embeddedArray replaceObjectAtIndex:index withObject:object];
    }
}
 
- (void)removeLastObject;
{
    if (/* modification is valid */) {
        [embeddedArray removeLastObject];
    }
}
- (void)insertObject:object atIndex:(unsigned)index;
{
    if (/* modification is valid */) {
        [embeddedArray insertObject:object atIndex:index];
    }
}
- (void)removeObjectAtIndex:(unsigned)index;
{
    if (/* modification is valid */) {
        [embeddedArray removeObjectAtIndex:index];
    }
}