【iOS】類簇(class cluster)

類簇實際上是Foundation framework框架下的一種設(shè)計模式,它管理了一組隱藏在公共接口下的私有類。


類簇的基本概念和實現(xiàn)思路

為了舉例說明類簇的結(jié)構(gòu)體系和好處,我們先想想如何構(gòu)建一個類的結(jié)構(gòu)體系,然后用這個類指定一個對象來存儲不同數(shù)據(jù)類型的變量(如:char,int,float,double)?因為不同數(shù)據(jù)類型的變量在使用的時候可以互相轉(zhuǎn)換類型或用字符串標(biāo)識,所以我們可以用一個簡單的類來管理它們??墒菬o論怎樣,它們的存儲形式都是不同的,所以使用一個類來管理它們的效率很低下??紤]到這個問題,我們設(shè)計了類Number,結(jié)構(gòu)如圖1-1示:

圖1-1 Number類的結(jié)構(gòu)

Number是一個抽象的父類,它實現(xiàn)的方法主要是操作它的子類。Number類不會直接聲明一個變量去存儲不同類型的數(shù)據(jù),而是由它的子類們?nèi)?chuàng)建一個對象去存儲然后將實現(xiàn)方法隱藏,將調(diào)用接口共享給抽象父類Number。
到目前為止,我們的設(shè)計還算合理簡便,如果有一天,最基本的C類型的數(shù)據(jù)類型被修改了,加入了一些新的數(shù)據(jù)類型,那么我們的Number類的結(jié)構(gòu)如下圖1-2所示:

圖2-2 更完善的Number類結(jié)構(gòu)

注:創(chuàng)建一個類的時候,我們應(yīng)該遵守最基本的原則,即:通過所有的子類可以很簡便的管理數(shù)據(jù)對象以及后期擴(kuò)展方便。

類簇的內(nèi)部

使用類簇設(shè)計模式解決了上面的問題后我們的類的基本結(jié)構(gòu)體系如下圖1-3所示:(私有類是灰色的)

圖1-3 類簇的結(jié)構(gòu)

使用了類簇以后,我們只能看到公開的類Number,那么該如何創(chuàng)建(allocate)這些子類的實例對象呢?解決思路是利用抽象類Number來處理這些實例對象。

  • 創(chuàng)建實例
    在類簇設(shè)計模式中抽象類Number必須聲明一個方法可以創(chuàng)建它的私有子類的實例對象。這個抽象類Number的主要職責(zé)就是當(dāng)你在調(diào)用方法的時候,負(fù)責(zé)分發(fā)不同子類的創(chuàng)建實例的方法來幫助你返回正確的實例對象。(注:創(chuàng)建對象的類我們沒有辦法手動選擇
    在Foundation framework框架中,一般使用類方法、或alloc和init發(fā)送消息創(chuàng)建一個實例對象。例如NSNumber使用如下方法創(chuàng)建對象:

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

使用上面的類方法創(chuàng)建對象,可以不用releas對象,因為上面的類方法本質(zhì)是便利構(gòu)造器,在創(chuàng)建對象的時候已經(jīng)加入了autoreleas機(jī)制。當(dāng)然許多類仍然保留了最基本的alloc和init來創(chuàng)建一個對象,以防止你需要管理他們的dealloc實現(xiàn)。(注:autoreleas在將來的某個時刻自動釋放池清理的時候才釋放。dealloc在RC=0的時候馬上調(diào)用進(jìn)行清理)。
回到正題,使用上面的創(chuàng)建方法返回的對象aChar、anInt、aFloat、aDouble可能由不同的私有子類創(chuàng)建。即使每一個對象的類從屬關(guān)系(class membership)被隱藏了,但是它的接口是公開的,我們可以通過抽象類NSNumber聲明的接口來訪問。當(dāng)然這種做法是及其不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,某種意義上也是不正確的,因為NSNumber返回的對象并不是一個NSNumber的成員對象,而是一個被隱藏了的我們不知道的成員對象(如:aChar的成員關(guān)系從屬于私有類Char,而不是Number)。盡管aChar、anInt、aFloat、aDouble這些對象從屬關(guān)系不屬于Number,這種方法不嚴(yán)謹(jǐn),但是我們卻可以很方便的使用抽象類NSNumber接口中聲明的方法來實例化這些對象以及操作它們的實例方法。

擁有多個抽象公共類的類簇

在上面的例子,使用的是一個公共的抽象父類來管理很多個私有的類,公共類聲明接口來供外部進(jìn)行調(diào)用。但是在Foundation framework框架中也有很多使用了兩個或者兩個以上的公共抽象父類來管理很多個私有子類的例子,如表1-1示:
表1-1 類簇和它對應(yīng)的公共抽象父類

類簇 公共抽象父類
NSData NSData NSMutableData
NSArray NSArray NSMutableArray
NSDictionary NSDictionary NSMutableDictionary
NSString NSString NSMutableString
綜上所述

在Cocoa中,許多類實際上是以類簇的方式實現(xiàn)的,即它們是一群隱藏在通用接口之下的與實現(xiàn)相關(guān)的類。例如創(chuàng)建NSString對象時,實際上獲得的可能是NSLiteralString、NSCFString、NSSimpleCString、NSBallOfString或者其他未寫入文檔的與實現(xiàn)相關(guān)的對象。所以,請不要嘗試去創(chuàng)建NSString、NSArray或NSDictionary的子類。如果必須添加或修改某個方法,可以使用類目的方式。

注:對于類簇使用isMemberOfClass和isKindOfClass是不允許的,因為類簇是由抽象公共類管理的一組私有類,抽象公共類并不是真正的實例的父類,類簇中真正的類從屬關(guān)系被隱藏了,所以使用isMemberOfClass和isKindOfClass結(jié)果可能不準(zhǔn)確。

參考中文文檔
工廠設(shè)計模式與類簇

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