iOS 设计模式的应用 ④ 单例模式

在数学和逻辑学中，单例定义为” 有且仅有一个元素的集合 “，在无论什么情况下，获取到的都是同一个值。在程序中，单例模式保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。这个方法应该是类方法，阻止所有想要生成对象的访问，避免一个全局使用的类频繁地创建和销毁。

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static uniqueInstance 是 Singleton 中的唯一实例， static sharedInstance 将它返回给客户端。通常， shareInstance 会检查 uniqueInstance 是否已经被实例化，如果没有，会生成一个实例然后返回 uniqueInstance 。

没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

只要应用程序需要集中式的类来协调其服务，这个类就应该生成单一的实例，而不是多个实例。

iOS 设计模式（五）-KVO 详解

KVO 的全称是 Key-Value Observing，俗称“键值观察/监听”，是苹果提供的一套事件通知机制，允许一个对象观察/监听另一个对象指定属性值的改变。当被观察对象属性值发生改变时，会触发 KVO 的监听方法来通知观察者。KVO 是在 MVC 应用程序中的各层之间进行通信的一种特别有用的技术。

KVO 和 NSNotification 都是 iOS 中观察者模式的一种实现。

KVO 可以监听单个属性的变化，也可以监听集合对象的变化。监听集合对象变化时，需要通过 KVC 的 mutableArrayValueForKey: 等可变代理方法获得集合代理对象，并使用代理对象进行操作，当代理对象的内部对象发生改变时，会触发 KVO 的监听方法。集合对象包含 NSArray 和 NSSet 。

先创建一个类，作为要监听的对象。

监听实现

KVO 主要用来做键值观察操作，想要一个值发生改变后通知另一个对象，则用 KVO 实现最为合适。斯坦福大学的 iOS 教程中有一个很经典的案例，通过 KVO 在 Model 和 Controller 之间进行通信。如图所示：

KVO 触发分为自动触发和手动触发两种方式。

如果是监听对象特定属性值的改变，通过以下方式改变属性值会触发 KVO：

如果是监听集合对象的改变，需要通过 KVC 的 mutableArrayValueForKey: 等方法获得代理对象，并使用代理对象进行操作，当代理对象的内部对象发生改变时，会触发 KVO。集合对象包含 NSArray 和 NSSet 。

普通对象属性或是成员变量使用：

NSArray 对象使用：

NSSet 对象使用：

observationInfo 属性是 NSKeyValueObserving.h 文件中系统通过分类给 NSObject 添加的属性，所以所有继承于 NSObject 的对象都含有该属性；

可以通过 observationInfo 属性查看被观察对象的全部观察信息，包括 observer 、 keyPath 、 options 、 context 等。

注册方法 addObserver:forKeyPath:options:context: 中的 context 可以传入任意数据，并且可以在监听方法中接收到这个数据。

context 作用：标签-区分，可以更精确的确定被观察对象属性，用于继承、 多监听；也可以用来传值。

KVO 只有一个监听回调方法 observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: ，我们通常情况下可以在注册方法中指定 context 为 NULL ，并在监听方法中通过 object 和 keyPath 来判断触发 KVO 的来源。

但是如果存在继承的情况，比如现在有 Person 类和它的两个子类 Teacher 类和 Student 类，person、teacher 和 student 实例对象都对象的 name 属性进行观察。问题：

当 name 发生改变时，应该由谁来处理呢？

如果都由 person 来处理，那么在 Person 类的监听方法中又该怎么判断是自己的事务还是子类对象的事务呢？

这时候通过使用 context 就可以很好地解决这个问题，在注册方法中为 context 设置一个独一无二的值，然后在监听方法中对 context 值进行检验即可。

苹果的推荐用法：用 context 来精确的确定被观察对象属性，使用唯一命名的静态变量的地址作为 context 的值。可以为整个类设置一个 context ，然后在监听方法中通过 object 和 keyPath 来确定被观察属性，这样存在继承的情况就可以通过 context 来判断；也可以为每个被观察对象属性设置不同的 context ，这样使用 context 就可以精确的确定被观察对象属性。

context 优点：嵌套少、性能高、更安全、扩展性强。

context 注意点：

KVO 可以监听单个属性的变化，也可以监听集合对象的变化。监听集合对象变化时，需要通过 KVC 的 mutableArrayValueForKey: 等方法获得代理对象，并使用代理对象进行操作，当代理对象的内部对象发生改变时，会触发 KVO 的监听方法。集合对象包含 NSArray 和 NSSet 。（注意：如果直接对集合对象进行操作改变，不会触发 KVO。）

可以在被观察对象的类中重写 + (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key 方法来控制 KVO 的自动触发。

如果我们只允许外界观察 person 的 name 属性，可以在 Person 类如下操作。这样外界就只能观察 name 属性，即使外界注册了对 person 对象其它属性的监听，那么在属性发生改变时也不会触发 KVO。

也可以实现遵循命名规则为 + (BOOL)automaticallyNotifiesObserversOfKey 的方法来单一控制属性的 KVO 自动触发，Key 为属性名（首字母大写）。

使用场景：

使用 KVO 监听成员变量值的改变；

在某些需要控制监听过程的场景下。比如：为了尽量减少不必要的触发通知操作，或者当多个更改同时具备的时候才调用属性改变的监听方法。

由于 KVO 的本质，重写 setter 方法来达到可以通知所有观察者对象的目的，所以只有通过 setter 方法或 KVC 方法去修改属性变量值的时候，才会触发 KVO，直接修改成员变量不会触发 KVO。

当我们要使用 KVO 监听成员变量值改变的时候，可以通过在为成员变量赋值的前后手动调用 willChangeValueForKey: 和 didChangeValueForKey: 两个方法来手动触发 KVO，如：

NSKeyValueObservingOptionPrior （分别在值改变前后触发方法，即一次修改有两次触发）的两次触发分别在 willChangeValueForKey: 和 didChangeValueForKey: 的时候进行的。

如果注册方法中 options 传入 NSKeyValueObservingOptionPrior ，那么可以通过只调用 willChangeValueForKey: 来触发改变前的那次 KVO，可以用于在属性值即将更改前做一些操作。

有时候我们可能会有这样的需求，KVO 监听的属性值修改前后相等的时候，不触发 KVO 的监听方法，可以结合 KVO 的自动触发控制和手动触发来实现。

例如：对 person 对象的 name 属性注册了 KVO 监听，我们希望在对 name 属性赋值时做一个判断，如果新值和旧值相等，则不触发 KVO，可以在 Person 类中如下这样实现，将 name 属性值改变的 KVO 触发方式由自动触发改为手动触发。

有些情况下我们想手动观察集合属性，下面以观察数组为例。

关键方法：

需要注意的是，根据 KVC 的 NSMutableArray 搜索模式：

有些情况下，一个属性的改变依赖于别的一个或多个属性的改变，也就是说当别的属性改了，这个属性也会跟着改变。

比如我们想要对 Download 类中的 downloadProgress 属性进行 KVO 监听，该属性的改变依赖于 writtenData 和 totalData 属性的改变。观察者监听了 downloadProgress ，当 writtenData 和 totalData 属性值改变时，观察者也应该被通知。以下有两种方法可以解决这个问题。

以上两个方法可以同时存在，且都会调用，但是最终结果会以 keyPathsForValuesAffectingValueForKey: 为准。

以上方法在观察集合属性时就不管用了。例如，假如你有一个 Department 类，它有一个装有 Employee 类的实例对象的数组，Employee 类有 salary 属性。你希望 Department 类有一个 totalSalary 属性来计算所有员工的薪水，也就是在这个关系中 Department 的 totalSalary 依赖于所有 Employee 实例对象的 salary 属性。以下有两种方法可以解决这个问题。

有时候我们难以避免多次注册和移除相同的 KVO，或者移除了一个未注册的观察者，从而产生可能会导致 Crash 的风险。

三种解决方案： 黑科技防止多次添加删除KVO出现的问题

我们在对象添加监听之前分别打印对象类型

我们看到，添加监听后，使用 object_getClass 方法获取model类型时获取到的是 NSKVONotifying_DJModel 。

这里就产生了几个问题：

从打印结果可以看出， NSKVONotifying_DJModel 是 DJModel 的子类，说明我们添加了监听之后动态创建了一个 DJModel 的子类 NSKVONotifying_DJModel ，并将对象 DJModel 的类型更改为了 NSKVONotifying_DJModel 。

我们从源码看出，实例对象调用 class 方法会返回 isa 指针，类对象调用 class 方法会返回自己，通过 object_getClass 方法获取对象的类型也会返回 isa 指针。从源码上看model对象添加监听之后使用 class 和使用 object_getClass 方法获取到的类型应该是一样的，但是这里却不同，我们猜测在添加了监听之后在 NSKVONotifying_DJModel 中重写了 class 方法。

我们打印一下添加监听前后 class 方法的 IMP 地址来确认是否重写了 class 方法。

从打印结果可以看出，添加监听之后 class 方法的地址改变了，这验证了我们之前的猜想， NSKVONotifying_DJModel 类中重写了 class 方法。

我们监听对象时调用了 set 方法，我们对监听前后的 set 方法单独分析。

我们再添加监听前后分别打印 setName 方法的 IMP 地址。

通过打印结果可以看出 setName 方法也在 NSKVONotifying_DJModel 中被重写了，我们再使用lldb来看下 setName 具体是什么

第一个地址打印的是添加监听前 setName 方法的 IMP 地址，第二个打印的是添加监听后 setName 方法的 IMP 地址。

这里看出添加监听前 setName 对应的具体方法就是 setName ，但是添加监听后， setName 对应的鸡头方法却变成了 _NSSetObjectValueAndNotify 函数。

下面我们就来研究一下 _NSSetObjectValueAndNotify 函数。

从上面与KVO相关的方法中我们可以看出，每一种数据类型都对应了一个 setXXXValueAndNotify 函数。

不过这些函数的具体实现没有公布，所以内部构造这里还是不清楚。

但是我们知道，在调用 `setXXXValueAndNotify 函数的过程中会调用另外两个方法。

测试后得出了以下几个结论：

我们还可以利用这两个方法手动触发 observeValueForKeyPath 方法：

所以我们判断在 _NSSetObjectValueAndNotify 函数内部，在调用原来的 set 方法之前插入了 willChangeValueForKey 方法，在调用原来的 set 方法之后插入了 didChangeValueForKey 方法，并根据初始化时的枚举值决定调用 observeValueForKeyPath 的时机。

（1）添加监听时，会动态创建一个监听对象类型的子类，并将监听对象的 isa 指针指向新的子类。

（2）子类中重写了 class 和监听属性的 set 方法。

（3）重写 class 方法是为了不将动态创建的类型暴露出来。

（4）重写 set 方法是将 set 方法的具体实现替换成了与属性类型相关的 __NSSetXXXValueAndNotify 函数。

（5）在 __NSSetXXXValueAndNotify 函数内部在 set 方法前后分别插入了 willChangeValueForKey 和 didChangeValueForKey 这两个方法。

（6）根据添加监听时的枚举值决定调用 observeValueForKeyPath 的具体时机。

iOS 设计模式（一）-代理模式

代理模式是一种消息传递方式，一个完整的代理模式包括：委托对象、代理对象和协议。

协议：用来指定代理双方可以做什么，必须做什么。

委托对象：根据指定的协议，指定代理去完成什么功能。

代理对象：根据指定的协议，完成委托方需要实现的功能。

从上图中可以看到三方之间的关系，在实际应用中通过协议来规定代理双方的行为，协议中的内容一般都是方法列表，当然也可以定义属性。

协议是公共的定义，如果只是某个类使用，我们常做的就是写在某个类中。如果是多个类都是用同一个协议，建议创建一个Protocol文件，在这个文件中定义协议。遵循的协议可以被继承，例如我们常用的 UITableView ，由于继承自 UIScrollView 的缘故，所以也将 UIScrollViewDelegate 继承了过来，我们可以通过代理方法获取 UITableView 偏移量等状态参数。

协议只能定义公用的一套接口，类似于一个约束代理双方的作用。但不能提供具体的实现方法，实现方法需要代理对象去实现。协议可以继承其他协议，并且可以继承多个协议，在iOS中对象是不支持多继承的，而协议可以多继承。

协议有两个修饰符 @optional 和 @required ，创建一个协议如果没有声明，默认是 @required 状态的。这两个修饰符只是约定代理是否强制需要遵守协议，如果 @required 状态的方法代理没有遵守，会报一个黄色的警告，只是起一个约束的作用，没有其他功能。

无论是 @optional 还是 @required ，在委托方调用代理方法时都需要做一个判断，判断代理是否实现当前方法，否则会导致崩溃。

在iOS中代理的本质就是代理对象内存的传递和操作，我们在委托类设置代理对象后，实际上只是用一个id类型的指针将代理对象进行了一个弱引用。委托方让代理方执行操作，实际上是在委托类中向这个id类型指针指向的对象发送消息，而这个id类型指针指向的对象，就是代理对象。

通过上面这张图我们发现，其实委托方的代理属性本质上就是代理对象自身，设置委托代理就是代理属性指针指向代理对象，相当于代理对象只是在委托方中调用自己的方法，如果方法没有实现就会导致崩溃。从崩溃的信息上来看，就可以看出来是代理方没有实现协议中的方法导致的崩溃。

而协议只是一种语法，是声明委托方中的代理属性可以调用协议中声明的方法，而协议中方法的实现还是有代理方完成，而协议方和委托方都不知道代理方有没有完成，也不需要知道怎么完成。

由于代理对象使用强引用指针，引用创建的委托方对象，并且成为委托对象的代理。这就会导致委托对象的delegate属性强引用代理对象，导致循环引用的问题，最终两个对象都无法正常释放。

我们将委托对象的delegate属性，设置为弱引用属性。

weak 和 assign 是一种“非拥有关系”的指针，通过这两种修饰符修饰的指针变量，都不会改变被引用对象的引用计数。但是在一个对象被释放后， weak 会自动将指针指向 nil ，而 assign 则不会。在iOS中，向 nil 发送消息时不会导致崩溃的，所以 assign 就会导致野指针的错误 unrecognized selector sent to instance 。

所以我们如果修饰代理属性，还是用 weak 修饰，比较安全。

iOS常用设计模式

代理模式：完成委托方的任务，需要声明代理对象和指定代理，相对于block，在需要传递参数的传值时优先考虑代理。

代理是一对一的关系（1个对象只能通知1个对象发生了什么事）。

应用场景：不同类之间的传值与回调。

观察者模式(通知机制,KVO机制）：观察者模式本质上是一种发布-订阅模型,用以消除具有不同行为的对象之间的耦合，通过这一模式，不同对象可以协同工作。

通知是一对多的关系（1个通知可以发送给多个通知接受对象）。

应用场景：监听设备状态，自定义键盘时监听键盘的弹出和隐藏。

单例模式：可以保证App在程序运行中，一个类只有唯一个实例。

系统中的单例：UIApplication(应用程序实例)、NSNotificationCenter(消息中心)、NSFileManager(文件管理)、NSUserDefaults(应用程序设置)、NSURLCache(请求缓存)等。

应用场景：功能集中管理的模块可以封装为单例，方便外界调用。

策略模式：定义了一系列的算法，并将每一个算法封装起来，而且使它们还可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变化。

MVC(Model View Controller)：

model：数据层

view：视图层，负责页面展示

Controller：控制视图层与数据层的关联，

MVVM(model view viewModel):

Model: 数据层，不包含逻辑

View：与用户直接交互，只需处理触发事件后的转发，和告诉他如何显示

ViewModel：跟踪view的事件，处理model层传递的数据；公开方法、属性，让view保持最新的状态

ios开发的设计模式有哪些

iOS开发就是为装有iOS系统的设备完成应用软件或游戏软件的开发，ios开发的设计模式有代理模式、观察者模式、MVC模式、单例模式、策略模式和工厂模式。