iOS中类簇的使用

2023年5月11日 393次阅读 来源: 算法小白
  • 这篇文章由很多平时的笔记积攒而成，看起来会有些杂乱，会有很多需要改进的地方，希望发现问题的朋友不吝赐教。

类簇

类簇是Foundation框架广泛使用的设计模式。类簇在公共抽象超类下对多个私有的具体子类进行分组。以这种方式对类进行分组简化了面向对象框架的公共可见体系结构，而不会降低其功能丰富度。类簇是基于抽象工厂设计模式的。
我将苹果官方文档中的有关类簇的部分翻译了过来，

抽象工厂

抽象工厂模式是指当有多个抽象角色时，使用的一种工厂模式。抽象工厂模式可以向客户端提供一个接口，使客户端在不必指定产品的具体的情况下，创建多个产品族中的产品对象。很多人会混淆抽象工厂模式和工厂模式。实际上，两种的差别还是比较明显的，如下表。

抽象工厂模式工厂模式
通过对象组合创建抽象产品通过类继承创建抽象产品
创建多系列产品创建一种产品
必须修改父类的接口才能支持新的产品子类化创建者并重载工厂方法以创建新产品

有关抽象工厂的东西我们先讲到这里，剩下的我们有时间再聊。

再往下就是针对具体情况的分析了，这段比较冗长，不喜欢的可以直接跳到最后一部分。

注：在开始前，点击它来查看子类的名称，有些子类实在是过于稀少，就不单独拿出来说明了。

NSArray

《Effective Objective-C 2.0》中有一段话：

In the case of NSArray, when an instance is allocated, it’s an instance of another class that’s allocated (during a call to alloc), known as a placeholder array. This placeholder array is then converted to an instance of another class, which is a concrete subclass of NSArray.
在使用了NSArray的alloc方法来获取实例时，该方法首先会分类一个属于某类的实例，此实例充当“占位数组”。该数组稍后会转为另一个类的实例，而那个类则是NSArray的实体子类。

因为在之前的文章中陈述过这一段，代码略过，直接上结论：
不管创建的事可变还是不可变的数组，在alloc之后得到的类都是__NSPlaceholderArray。而当我们init一个不可变的空数组之后，得到的是__NSArray0；如果有且只有一个元素，那就是__NSSingleObjectArrayI；有多个元素的，叫做 __NSArrayI；init出来一个可变数组的话，都是 __NSArrayM。
这里__NSSingleObjectArrayI，需要说明它的用意：

__NSSingleObjectArrayI

作为对比，__NSArrayI必须要实现

    • count
    • objectAtIndex:
      这两个个方法，但是我们可以非常显而易见的看出来，当数组只有一个数字的时候，是完全不需要这两个方法的。
      再深入一点的说明一下，__NSSingleObjectArrayI是不需要去记录字符串长度的。它会比__NSArrayI少8个字节的长度。苹果可能是为了优化性能考虑，从而在iOS8之后推出这个新的子类。

另外需要说明的是，实际上，__NSArrayM本身只有7个方法，分别是：

    • count
    • objectAtIndex:
    • insertObject:atIndex:
    • removeObjectAtIndex:
    • addObject:
    • removeLastObject
    • replaceObjectAtIndex:withObject:

所有其它高等级的抽象建立在它们的基础之上。例如 – removeAllObjects 方法简单地往回迭代，一个个地调用 – removeObjectAtIndex:。

NSDictionary

NSDictionary与NSArray类似，不管创建的事可变还是不可变的字典，在alloc之后得到的类都是__NSPlaceholderDictionary。而当我们init一个不可变的空数组之后，得到的是__NSDictionary0；如果有且只有一个元素，那就是__NSSingleEntryDictionaryI；有多个元素的，叫做 __NSDictionaryI；init出来一个可变数组的话，都是 __NSDictionaryM。
不过呢，我这里还调试出了一种很有趣的子类，__NSFrozenDictionaryM。
过程是

...
@property  (nonatomic, copy) NSMutableDictionary *mutableDictionary;
...
    NSMutableDictionary *dictionary = [[NSMutableDictionary alloc]init];
   [dictionary setObject:@"aaa" forKey:@"name"];
   self.mutableDictionary = dictionary;
...

在违反属性规范的情况下，获得了这个有趣的子类。不过不用担心，这个子类没什么特殊的作用，它仍然会被视为不可变字典。也就是说，对它进行改变的操作，会导致程序崩溃。崩溃信息如下：

2018-08-25 09:23:45.214879+0800 setget[90992:17397034] -[__NSFrozenDictionaryM setObject:forKey:]: unrecognized selector sent to instance 0x6000000dde40
2018-08-25 09:23:45.238002+0800 setget[90992:17397034] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[__NSFrozenDictionaryM setObject:forKey:]: unrecognized selector sent to instance 0x6000000dde40'

其实在在NSArray中也有个对应的__NSFrozenArrayM，不过我没有找到触发条件。不过应该与它类似。

NSSet

好吧，NSSet的子类不过是NSDictionary换了个名字而已，不做细讲了。
这里说明一下，__NSSingleObjectSetI不需要打扰实际的哈希表，因为只有一个对象需要担心。类似的方法containsObject:不需要遍历任何东西或查找任何东西，它可以简单地将参数与set / array / dictionary表示的单个对象进行比较。

NSString

重头戏来了！！！
//以下的结论全部来自64位系统
当我们测试创建NSString对象的时候，通过创建NSString不同的对象，并利用object_getClassName方法打印对象。

NSString *str1 = @"biboyanggggggg";
//str1: __NSCFConstantString 
NSString *str2 = [NSString stringWithString:@"biboyanggggggg"];
//str2: __NSCFConstantString 
NSString *str3 = @"biboyang";
//str3: __NSCFConstantString 
NSString *str4 = [NSString stringWithFormat:@"biboyang"];
//str4: NSTaggedPointerString 
NSString *str5 = [NSString stringWithFormat:@"sa"];
//str5: NSTaggedPointerString 
NSString *str6 = [NSString stringWithFormat:@"123456789"];
//str6: NSTaggedPointerString 
NSString *str7 = [NSString stringWithFormat:@"1234567890"];
//str7: __NSCFString

我们可以发现，这里出现了三个子类

  • __NSCFConstantString
  • __NSCFString
  • NSTaggedPointerString

__NSCFConstantString

它是一个字符串常量。它的引用计数非常大，是4294967295，它的意思是，这个属性，怎么都不会被释放。相同的对象，内存地址是相同的，可以直接使用==方法（但是，这个对象的指针的地址依然不同，还是两个不同的对象）。它在编译时就决定的，不能在运行时创建。
更详细的可以查看念纪的这篇博客

__NSCFString

这个就是可变的NSString所属的子类了。不必多说。

NSTaggedPointerString

要从从iPhone5s开始说起，iPhone5s开始采用了64位处理器。在32位时代，一个指针大小是32位（4字节），而在64位时代翻倍，一个指针的大小变成了64位（8字节）。这样子，在处理某些小一点，短一点的NSString、NSNumber、NSDate对象的时候，会显得过于浪费效率。这个时候，苹果推出了Tagged Pointer技术。
苹果将一个对象的指针拆分成了两部分，一部分直接保存数据，另一部分作为特殊标记（tag），表示这个是一个特别的指针。这样呢，就会将节省很多的时间，因为它不在需要正常创建对象的申请和创建空间，处理引用计数，以及直接读取（在objc_msgSend当中，Tagged Pointer会被识别出来，直接从指针中读取）。

  • 苹果之前说过，使用Tagged Pointer技术之后，在内存上读取的速度快了3倍，创建时的速度比以前快乐106倍。

当然，这么做其实也是会有问题的，因为它并不是一个真正的对象，当你想要想其他普通的对象一样获取指针的时候，编译器直接就会报错（因为它也是在编译时创建的，而且压根没有isa指针）。
编译器会告诉你正确的方法：改为使用object_getClass()。

总结

类簇的优点在于：

  • 1.可以将抽象基类背后的复杂细节隐藏起来
  • 2.程序员不会需要记住各种创建对象的具体类实现，简化了开发成本，提高了开发效率
  • 3.便于进行封装和组件化
  • 4.减少了if else 这样缺乏扩展性的代码
  • 5.增加新功能支持不影响其他代码

缺点也很明显：

  • 已有的类簇非常不好扩展！！！

我们了解类簇的好处：

  • 出现bug时，可以通过崩溃报告中的类簇关键字，快速定位bug位置。
  • 在实现一些固定切并不需要经常修改的事物时，可以高效的选择类簇去实现。
    举个例子：针对不同版本，不同机型往往需要不同的设置，这时可以选择使用类簇；
  • app的设置页面这种并不需要经常修改的页面，可以使用类簇去创建大量重复的布局代码。

资料来源

Friday Q&A 2015-07-31: Tagged Pointer Strings

    原文作者：算法小白
    原文地址: https://juejin.im/entry/5bd955fe6fb9a022433c38aa
    本文转自网络文章，转载此文章仅为分享知识，如有侵权，请联系博主进行删除。
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