系统框架

2020-11-25 本文已影响0人晨阳Xia

第47条熟悉系统框架

什么叫做框架

将一系列代码封装为动态库（dynamic library），并在其中放入描述其接口的头文件，这样做出来的东西就叫框架。
在Mac OS X或iOS系统开发“带图形界面的应用程序”（graphical application）时，会用到名为Cocoa的框架。在iOS上称为Cocoa Touch。其实Cocoa本身不是框架，但是里面集成了一批创建应用程序时经常会用到的框架
开发者会碰到的主要框架就是Foundation，像是NSObject，NSArray,NSDictionary等类都在其中。Foundation框架中的类，使用NS这个前缀，此前缀是在Objective-C语言用作NeXTSETP操作系统的编程语言是首度确定的。Foundation框架真可谓所有Objective-C应用程序的基础。
还有个与Foundation相伴的框架，叫做CoreFoundation。虽然从技术上讲，CoreFoundation框架不是Objective-C框架，但它确实编写Objective-C应用程序时所应熟悉的重要框架。Foundation框架中的许多功能，都可以在此框架中找到对应的C语言API.

CoreFoundation

CoreFoundation与Foundation不仅名字相似，而且还有更为紧密的联系。有个功能叫“无缝桥接”（toll-free bridging）。可以把CoreFoundation中的C语言数据结构平滑转换为Foundation中的Objective-C对象，也可以反向转换。比如：Foundation框架中的字符串是NString，而它可以转换为CoreFoundation里与之等效的CFString对象。

CoreFoundation 的注意事项

由于ARC只负责Objective-C的对象，所以使用这些API时尤其需要注意内存管理问题。

UI框架

Mac OS X和iOS这两个平台的核心UI框架分别叫做AppKit及UIkit，他们都提供了构建在Foundation与CoreFoundation只上的Objective-C类。

要点

许多系统框架都可以直接使用。其中最重要的事Foundation与CoreFoundation，这两个框架提供了构建应用程序所需的许多核心功能。
很多常见任务都能用框架来做，例如音频与视频处理、网络沟通、数据管理等。
请记住：用纯C写成的框架与用Objective-C写成的一样重要，若想成为优秀的Objective-C开发者，应该掌握C语言的核心概念。

第48条多用枚举少用for循环

根据定义，字典和set都是“无序的”（unordered），所以无法根据特定的证书下标来直接访问其中的值。于是，就需要先获取字典里的所有键或是set里的所有对象，这两种情况下，都可以在获取到的有序数组上遍历，以便借此访问元字典及原set中的值。创建这个附加数组会有额外开销，而且还会错创建一个数组对象，他会保留collection中的所有元素的对象。当然了，释放数组时这些附加对象也要释放，可是要调用本来不需执行的方法。

使用Objective-C的NSEnumerator来遍历

API： NSArray ，NSSet，NSDictionry对象可以直接调用以下API
- (NSENumerator *)objectEnumerator;- (NSENumerator *)keyEnumerator
`- (NSEnumerator *)reverseObjectEnumrator;

基于块的遍历

// 遍历数组
- (void)enumeratorObjectUsingBlock:(void(^)(id object, NSInteger idx, BOOL *stop))block; // 遍历字典- (void)enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:(void(^)(id key, id object, BOOL *stop))block;
// 遍历set
- (void)enumerateObjectsUsingBlock(void(^)(id object, BOOL *stop))block;- (void)enumerateObjectsWithOptions:(NSEnumerationOptions)options usingBlock:(void(^)(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop))block;
`- (void)enumerateKeysAndObjectsWithOptions:(NSEnumerationOptions)options usingBlock:(void(^)(id key, id object, BOOL *stop))block;

基于块的遍历的好处

遍历时可以直接从块里获取更多信息。
遍历字典时无需额外编码，即可同时获取键与值，因而省去了根据给定键获取对应值这一步。这很可能比其他方式快很多。

能够修改快的签名，以免进行类型转换操作，从效果上讲，相当于把本来需要执行的类型转换操作交给块方法签名来做。
例子：

NSDictionry *aDictionry = /**/
[aDictionry enuemrateKeysAndObjectsUsingBlock:^(NSString *key, NSString *obj, BOOL *stop)(
    // Do something with 'key' and 'obj'
)];

NSEnumberationOptions类型是一个enum,其各种值可用“按位或”（bitwise OR）连接，用以表明遍历方式。例如，开发者可以请求并发方式执行各轮迭代，也就是说，如果资源状况允许，那么执行每次迭代所用的块就可以并行执行了。通过NSEnumerationConcurrent选项即可开启此功能。如果使用此选项，那么底层会通过GCD来处理并发执行事宜。

要点

遍历collection有四种方式。最基本的办法是for循环，其次是NSEnumerator遍历法及快速遍历法，最新、最先进的方式则是“块枚举法”
“块枚举法”本身就能通过GCD来并发执行遍历操作，无需另行编写代码。而采用其他遍历方式则无法轻易实现这一点。
若提前知道待遍历的collection含有何种对象，则应修改块签名，指出对象的具体类型。

第 49条对自定义其内存管理语义的collection使用无缝桥接

要点

通过无缝桥接技术，可以在Foundation框架中的Objective-C对象与CoreFoundation框架中的C语言数据结构之间来回转换。
在CoreFoundation层面创建collection时，可以指定许多回调函数，这些函数表示此collection应如何处理其元素。然后，可运用无缝桥接技术，将其转换成具备特殊内存管理语义的Objective-C collection

第 50 条构建缓存时选用NSCatch而非NSDictionary

NSCatch 与 NSDictionary相比，优势在哪儿？

当系统资源将要耗尽时，他可以自动删减缓存
NSCatch还会先行删减“最久未使用”（lease recently used）对象
NSCatch并不会“拷贝”键，而是会“保留”它。
NSCatch是线程安全的

NSPurgeableData

NSPurgeableData是NSMutableData的子类，而且实现了NSDiscardableConent协议。如果某个对象所占的内存能够根据需要随时丢弃，那么就可以实现该协议所定义的借口。这就是说，当系统资源紧张时，可以把保存NSPurgeableData对象的那块内存释放掉。NSDiscardableContent协议里定义了名为isContentDiscarded的方法，可用来查询相关内存是否已释放。

NSCatch搭配NSPurgeableData使用

如果需要访问某个NSPurgeableData对象，可以调用beginContentAccess方法，告诉他现在还不应该丢弃自己所占据的内存。用完之后，调用endContentAccess方法，告诉他在必要时可以丢弃自己所占据的内存了。这些调用可以嵌套，所以说，他们就像递增和递减引用计数所用的方法那样。
如果将NSPurgeableData对象加入NSCatch，那么当该对象为系统所丢弃时，也会自动从缓存中移除。通过NSCache的evicsObjectsWithDiscardedContent属性，可以开启或关闭此功能。

`- (void)downLoadDataWithUrl:(NSUrl*)url {
     NSPurgeableData *cacheData = [_cache objectForKey:url]
     if (cacheData) {
        // Stop the data being purged
        [cacheData beginContentAccess];
        
        // Use the cached data
        [self useData:cacheData];
        
        // Mark that the data may be purged again
        [cacheData endContentAccess];
        
     }else {
        // Cache miss 
        EOCNetworkFetcher *fetcher = [[EOCNetworkFetcher alloc] initWithUrl:url]];
        [fetcher startWithCompletionHandler:^(NSData *data) { 
              NSPurgeableData *purgeableData = [NSPurgeableData dataWithData:data];
              [_cache setObject:purgeableData forKey:url cost:prugeableData.Length];
              
              // Don't need to beginContentAccess as it begins with access already marked
              
              // Use the retrieved data
              [self useData:data];
              
              // Mark that the data may be purged now
              [purgeableData endContentAccess];  
        }];
     }
}

注意，创建好了NSPurgeableData对象之后，起‘purge引用计数’会多一，所以无需再调用beginContentAccess了，然而其后必须调用endContentAccess，将多出来的这个‘1’抵消掉

要点

实现缓存时应选用NSCache而非NSDictionary对象。因为NSCache可以提供优雅的自动删减功能，而且时“线程安全的”，此外，他与字典不同，并不会拷贝键。
可以给NSCache对象设置上限，泳衣限制缓存中的对象的总个数及“总成本”，而这些尺度则定义了缓存删减其中对象的时机。但是绝对不要把这些尺度当成可靠的“硬限制”（hard limit），他们仅对NSCache起指导作用。
将NSPurgeableData与NSCache搭配使用，可实现自动清除数据的功能，也即是说，当NSPrugeableData对象所占内存为系统所丢弃时，该对象自身也会从缓存中移除。
如果缓存使用得当，那么应用程序的响应速度就能提高。只用那种“重新计算起来很费事”的数据，才值得放入缓存，比如那些需要从网络获取或从磁盘读取的数据。

第 51 条精简initialize 与 load的实现代码

+ (void)load

对于加入运行期系统的每个类（class）和分类（category）来说，必定会调用此方法，而且仅调用一次。当包含类或分类的程序载入系统时，就会执行此方法，而这通常就是指应用程序启动的时候，若程序是为iOS平台设计的，则肯定会在此时执行。如果分类和其所属的类都定义了load方法，则先调用类里的，在调用分类里的。
load方法的问题在于，执行该方法时，运行期系统处于“脆弱状态”（fragile state）。在执行子类的load方法之前，必定会执行所有超类的load方法。如果代码还依赖了其他程序库，那么程序库里相关的load方法也必定会先执行。然而，根据某个给定的程序库，却无法判断出其中各个类的载入顺序。因此，在load方法中使用其他类时不安全的。比方说：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "EOCClass.h"

@interface EOCClassB : NSObject
@end
@implementation EOCClassB
+ (void)load {
   NSLog(@"Loading ClassB");
   EOCClassA *object = [[EOCClassA alloc] init];
}

此处使用NSLog没问题，而且相关字符也会照常纪记录，因为Foundation框架肯定在运行load方法之前就已经载入系统了。但是在EOCClassB的load方法里使用EOCClassA却不太安全，因为无法确定在执行EOCClassB的load方法之前，EOCClassA是不是已经加载好了。可以相见：EOCClassA这个类，也许会在其load方法中执行某些重要操作，只有执行完这些操作之后，该实力才能正常使用。
有个重要的事情需要注意，那就是load方法并不像普通的方法那样，他并不遵守那套继承规则。如果某个类本身没实现load方法，那么不管其各级超类是否实现此方法，系统都不回调用。此外，分类和其所属的类里，都可能出现load方法。此时两种实现代码都会调用，类的实现要比分类先执行。

为什么要精简load里的代码

因为整个应用程序在执行load方法时都会阻塞。如果load方法中包含繁杂的代码，那么应用程序在执行期间就会变得无响应。
不要在里面等待锁，也不要调用可能会加锁的方法。总之能不做的事精就别做。实际上，凡是想通过load在类加载之前执行某些任务的，基本都做的不太对。其真正用途仅在于调试程序，比如在分类类里编写此方法，用来判断该分类是否已经正确载入系统中。也许此方法一度很有用处，但现在完全可以说：时下编写Objective-C代码时，不需要它。

+（void)initialize

+(void)load 的调用时间在 +(void)initalize之前。
对于每个类来说，该方法会在程序首次用该类之前调用，且至调用一次。它是由运行期系统来调用的，绝不应该通过代码直接调用。

+ (void)initialize 与 +(void)load的区别

+(void)load 执行在 +(void)initialize之前
+(void)initialize是“惰性调用的”，也就是说，只有当程序用到了相关的类时，才会调用。因此，如果某个类一直都没有用，那么其initialize方法就一直不会运行。这也就等于说应用程序无需先把每个类的initialize都执行一遍。这与load不同，对于load来说，应用程序必须阻塞并等着所有类的load都执行完，才能继续。
运行期系统在执行该方法时，是处于正常状态的，因此，从运行期系统完整度上来讲，此时可以安全使用并调用任意类中的任意方法。而且，运行期系统也能确保initialize方法一定会在“线程安全的环境”（thread-safe environment）中执行，这就是说，只有执行initialize的那个线程可以操作类或类实例。其他线程都要先阻塞，等着initialize执行完。
initialize方法与其他消息一样，如果某个类为实现它，而其他超类实现了，那么就会运行超类的实现代码。
```
# import <Foundation/Foundation.h>

@interface EOCBaseClass : NSObject
@end
@implementation EOCBaseClass
+ (void)initialize {
   NSLog(@"%@ initialize",self);
}
@end

@interface EOCSubClass : EOCBaseClass
@ end 

@implementation EOCSubClass
@end
```
即便EOCSubClass类没有实现initialize方法，他也会收到这条消息。由各级超类所实现的initialize也会先行调用。所以，首次使用EOCSubClass时，控制台会输出如下消息：
```
EOCBaseClass initialize
EOCSubClass initialize
```

+ (void)initialize注意

看过load与initialize方法的这些特征之后，又回到早前提过的那个主要问题上，也即是这两个方法的实现代码尽量精简。在里面设置一些状态，使本类能够正常运作就可以了，不要执行那种耗时太久或需要枷锁的任务。对于某个类来说，任何线程都有可能成为初次用到此方法的线程，并导致其初始化，如果这个线程碰巧是UI线程，那么初始化期间就会一直阻塞，导致该应用程序无响应。
开发者无法控制类的初始化时机。类在首次使用之前，肯定要初始化，但编写程序时不能令代码依赖特定的时间点，否则很危险。
如果某个类的实现代码很复杂，那么其中可能会直接或间接用到其他类。若那些类尚未初始化，则系统会迫使其初始化。然而本类初始化方法尚未运行完毕。其他类在运行其initialize方法时，有可能会依赖本类中的某些数据，而这些数据此时也许还未初始化好。例如
```
#import <Foundation/Foundation.h>
static id EOCClassAInternalData;
@interface EOCClassB : NSObject
@end

@implementation EOCClassA
+ (void)initialize {
   if (self == [EOCClassA class]) {
       [EOCClassB doSomethingThatUsesInternalData];
       EOCClassAInternalData = [self setupInternalData];
   }
}
@end

@implementation EOCClassB
+ (void)initialize {
   if (self == [EOCClassB class]){
      [EOCClassA doSomethingThatUsesInternalData];
      EOCClassBInternalData = [self setupInternalData];
   }
}
@end
```
若是EOCClassA先初始化，那么EOCClassB随后也会初始化，他会在自己的初始化方法中调用EOCClassA的doSomethingThatUsesInternalData，而此时EOCClassA内部的数据还没准备好。
所以说initialize方法只应该用来设置内部数据。不应该在其中调用其他方法，即便是本类中自己的方法，也最好别调用。因为稍后可能还要给那些方法里添加更多功能，如果初始化过程中调用他们，那么还是有可能导致上面的问题。若某个全局状态无法在编译期初始化，则可以放在initialize里来做。如下：
```
 // EOCClass.h
 #import <Foundation/Foundation.h>
 
 @interface EOCClass : NSObject
 @end
 
 // EOCClass.m
 #import "EOCClass.h"
 static const int kInterval = 10;
 static NSMutableArray *kSomeObjects;
 
 @implementation EOCClass
 +(void)initialize {
    if (self == [EOCClass class]) {
        kSomeObjects = [[NSMutableArray alloc] init];
    }
 }
 @end
```
整数可以在编译器定义，数组不可以，因为他是个Objective-C对象，所以创建实例之前必须先激活运行期系统。某些Objective-C对象也可以在编译器创建，比如NSStirng实例。然而下面这种对象慧玲编译器报错
```
static NSMutableArray *kSomeojects = [[NSMutableArray alloc] init];
```

+(void)initialize的用处

初始化编译器不能创建的全局状态
除了初始化全局状态之外，如果还有其他事情要做，那么可以专门创建一个方法来执行这些操作，并要求该类的使用者必须在使用本类之前调用此方法。比如说，如果“单例类（singleton class）”在首次使用之前必须执行一些操作，那就可以采用这个办法。

要点

在加载阶段，如果类实现了load方法，那么系统就会调用它。分类里也可以定义此方法。类的load方法要比分类中的先调用。与其他方法不同，load方法不参与覆写机制。
首次使用某个类之前，系统会向期发送initialize消息。由于此方法遵从普通的覆写规则，所以通常应该在里面判断当前要初始化的是哪个类。
load与initialize方法都应该实现的精简一些，这有助于保持应用程序的响应能力，也能减少引入“依赖环”的几率
无法在编译期设定的全局常量，可以放在initialize方法里初始化。

第 52 条别忘了NSTimer会保留目标对象

计时器要和“运行循环”相关联，运行循环到时候会出发任务。创建NSTimer是，可以将其“预先安排”在当前的运行循环中，也可以创建好，然后由开发者自己来调度。无论哪种方式，只有把计时器放在运行循环里，他才能正常出发任务。
解决方式

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSTimer (EOCBlockSupport)
+ (NSTimer *)eoc_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval block:(void(^)())block repeats:(BOOL)repeats
@end

@implementation NSTimer (EOCBlockSupport)
+ (NSTimer *)eoc_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimerInterval)interval block:(void(^)())block repeats:(BOOL)repeats {
      return [self scheduletTimerWithInterval:interfal target:self selector:@selector(eoc_blockInvoke:) userInfo:([block copy]) repeats:repeats];
}

+ (void)eoc_blockInvoke:(NSTimer *)timer {
      void (^block)() = timer.userInfo
      if (block) {
          block();
      }
}

使用分类的过程
// self持用NSTimer，NSTimer持由block，block持有self,但是是若引用，所以构不成环
-(void)startPolling {
       __weak EOCClass *weakSelf = self;
       _pollTimer = [NSTimer eoc_scheduleTimerWithTimeInteraval:5.0 block:^{
       [weakSelf p_doPoll];
       } repeats:yes]
}

要点

NSTimer对象会保留期目标，直到计时器本身失效为止，调用invalidate方法可令计时器失效，另外，一次性的计时器在出发完成任务之后也会失效。
反复执行任务的计时器（repeating timer）很容易引入保留环，如果这种计时器的目标对象由保留了计时器本身，那肯定会导致保留环。这种换装保留关系，可能是直接发生的，也可能是通过对象图里的其他对象间接发生的。
可以扩充NSTimer的功能，用“块”来打破保留环。不过除非NSTimer将来在公共接口里提供此功能，否则必须创建分类，将相关实现代码引入其中。

系统框架

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