【iOS】類簇(class cluster)

類簇實(shí)際上是Foundation framework框架下的一種設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)類的結(jié)構(gòu)體系,然后用這個(gè)類指定一個(gè)對(duì)象來存儲(chǔ)不同數(shù)據(jù)類型的變量(如:char,int,float,double)?因?yàn)椴煌瑪?shù)據(jù)類型的變量在使用的時(shí)候可以互相轉(zhuǎn)換類型或用字符串標(biāo)識(shí),所以我們可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的類來管理它們。可是無論怎樣,它們的存儲(chǔ)形式都是不同的,所以使用一個(gè)類來管理它們的效率很低下??紤]到這個(gè)問題,我們?cè)O(shè)計(jì)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(gè)抽象的父類,它實(shí)現(xiàn)的方法主要是操作它的子類。Number類不會(huì)直接聲明一個(gè)變量去存儲(chǔ)不同類型的數(shù)據(jù),而是由它的子類們?nèi)?chuàng)建一個(gè)對(duì)象去存儲(chǔ)然后將實(shí)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(jì)還算合理簡(jiǎn)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(gè)類的時(shí)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(jiǎn)便的管理數(shù)據(jù)對(duì)象以及后期擴(kuò)展方便。

類簇的內(nèi)部

使用類簇設(shè)計(jì)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(shí)例對(duì)象呢?解決思路是利用抽象類Number來處理這些實(shí)例對(duì)象。

  • 創(chuàng)建實(shí)例
    在類簇設(shè)計(jì)模式中抽象類Number必須聲明一個(gè)方法可以創(chuàng)建它的私有子類的實(shí)例對(duì)象。這個(gè)抽象類Number的主要職責(zé)就是當(dāng)你在調(diào)用方法的時(shí)候,負(fù)責(zé)分發(fā)不同子類的創(chuàng)建實(shí)例的方法來幫助你返回正確的實(shí)例對(duì)象。(注:創(chuàng)建對(duì)象的類我們沒有辦法手動(dòng)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(gè)實(shí)例對(duì)象。例如NSNumber使用如下方法創(chuàng)建對(duì)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(duì)象,可以不用releas對(duì)象,因?yàn)樯厦娴念惙椒ū举|(zhì)是便利構(gòu)造器,在創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)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(gè)對(duì)象,以防止你需要管理他們的dealloc實(shí)現(xiàn)。(注:autoreleas在將來的某個(gè)時(shí)刻自動(dòng)釋放池清理的時(shí)候才釋放。dealloc在RC=0的時(shí)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(duì)象aChar、anInt、aFloat、aDouble可能由不同的私有子類創(chuàng)建。即使每一個(gè)對(duì)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)模撤N意義上也是不正確的,因?yàn)镹SNumber返回的對(duì)象并不是一個(gè)NSNumber的成員對(duì)象,而是一個(gè)被隱藏了的我們不知道的成員對(duì)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(duì)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(shí)例化這些對(duì)象以及操作它們的實(shí)例方法。

擁有多個(gè)抽象公共類的類簇

在上面的例子,使用的是一個(gè)公共的抽象父類來管理很多個(gè)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(gè)或者兩個(gè)以上的公共抽象父類來管理很多個(gè)私有子類的例子,如表1-1示:
表1-1 類簇和它對(duì)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(shí)際上是以類簇的方式實(shí)現(xiàn)的,即它們是一群隱藏在通用接口之下的與實(shí)現(xiàn)相關(guān)的類。例如創(chuàng)建NSString對(duì)象時(shí),實(shí)際上獲得的可能是NSLiteralString、NSCFString、NSSimpleCString、NSBallOfString或者其他未寫入文檔的與實(shí)現(xiàn)相關(guān)的對(duì)象。所以,請(qǐng)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(gè)方法,可以使用類目的方式。

注:對(duì)于類簇使用isMemberOfClass和isKindOfClass是不允許的,因?yàn)轭惔厥怯沙橄蠊差惞芾淼囊唤M私有類,抽象公共類并不是真正的實(shí)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(jì)模式與類簇

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