Objective-C语言有一项特性叫做"协议"(protocol)，它与Java的"接口"(interface)类似。Objective-C不支持多重继承，因而我们把某个类应该实现的一系列方法定义在协议里面。协议最为常见的用途是实现委托模式(参见第23条)，不过也有其他用法。理解并善用协议可令代码变得更易维护，因为协议这种方式能很好地描述接口。
"分类"(Category)也是Objective-C的一项重要语言特性。利用分类机制，我们无须继承子类即可直接为当前类添加方法，而在其他编程语言中，则需通过继承子类来实现。由于Objective-C运行期系统是高度动态的，所以才能支持这一特性，然而，其中也隐藏着一些陷阱，因此在使用分类之前，应该先理解它。
对象之间经常需要相互通信，而通信方式有很多种。Objective-C开发者广泛使用一种名叫"委托模式"(Delegate pattern)的编程设计模式来实现对象间的通信，该模式的主旨是:定义一套接口，某对象若想接受另一个对象的委托，则需遵从此接口，以便成为其"委托对象"(delegate)。而这"另一个对象"则可以给其委托对象回传一些信息，也可以在发生相关事件时通知委托对象。
此模式可将数据与业务逻辑解耦。比方说，用户界面里有个显示一系列数据所用的视图，那么，此视图只应包含显示数据所需的逻辑代码，而不应决定要显示何种数据以及数据之间如何交互等问题。视图对象的属性中，可以包含负责数据与事件处理的对象。这两种对象分别称为"数据源"(data source)与"委托"(delegate)。
在Objective-C中，一般通过"协议"这项语言特性来实现此模式，整个Cocoa系统框架都是这么做的。如果你的代码也这样写，那么就能和系统框架很好地融合在一起了。
为演示此模式，我们举个例子，假设要编写一个从网上获取数据的类。此类也许要从远程服务器的某个资源里获取数据。那么远程服务器可能过很长时间才会应答，而在获取数据的过程中阻塞应用程序则是一种非常糟糕的做法。于是，在这种情况下，我们通常会使用委托模式: 获取网络数据的类含有一个"委托对象"，在获取完数据之后，它会回调这个委托对象。下图演示了此概念: EOCDataModel对象就是EOCNetworkFetcher的委托对象。EOCDataModel请求EOCNetworkFetcher"以异步方式执行一项任务"(perform a task asynchronously)，而EOCNetworkFetcher在执行完这项任务之后，就会通知其委托对象，也就是EOCDataModel。
屏幕快照 2017-04-25 19.00.08.png
利用协议机制，很容易就能以Objective-C代码实现此模式。上图所演示的这种情况下，协议可以这样来定义:
@protocol EOCNetworkFetcherDelegate
- (void)networkFetcher:(EOCNetworkFetcher*)fetcher
didReceiveData:(NSData*)data;
- (void)networkFetcher:(EOCNetworkFetcher*)fetcher
didFailWithError:(NSError*)error;
@end
委托协议名通常是在相关类名后面加上Delegate一词，整个类名采用"驼峰法"来写。以这种方式来命名委托协议的话，使用此代码的人很快就能理解其含义了。
有个这个协议之后，类就可以用一个属性来存放其委托对象了。在本例中，这个类就是EOCNetworkFetcher类。于是，此类的接口可以写成这样:
@interface EOCNetworkFetcher : NSObject
@property (nonatomic, weak) id <EOCNetworkFetcherDelegate> delegate;
@end
一定要注意: 这个属性需定义成weak，而非strong，因为两者之间必须为"非拥有关系"(nonowning relationship)。通常情况下，扮演delegate的那个对象也要持有本对象。例如在本例中，想使用EOCNetworkFetcher的那个对象就会持有本对象，直到用完本对象之后，才会释放。假如声明属性的时候用strong将本对象与委托对象之间定为"拥有关系"，那么就会引入"保留环"(retain cycle)。因此，本类中存放委托对象的这个属性要么定义成weak，要么定义成unsafe_unretained，如果需要在相关对象销毁时自动清空(autoniling，参见第6条)，则定义为前者，若不需要自动清空，则定义为后者。下图演示了本对象与委托对象之间的所有权关系。
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实现委托对象的办法是声明某个类遵从委托协议，然后把协议中想实现的那些方法在类里实现出来。某类若要遵从委托协议，可以在其接口中声明，也可以在"class-continuation分类"(参见第27条)中声明。如果要向外界公布此类实现了某协议，那么就在接口中声明，而如果这个协议是个委托协议的话，那么通常只会在类的内部使用。所以说，这种情况一般都是在"class-continuation分类"里声明的:
@implementation EOCDataModel () <EOCNetworkFetcherDelegate>
@end
@implementation EOCDataModel
- (void)networkFetcher:(EOCNetworkFetcher*)fetcher
didReceiveData:(NSData*)data {
/* Handle data */
}
- (void)networkFetcher:(EOCNetworkFetcher*)fetcher
didFailWithError:(NSError*)error {
/* Handle error */
}
@end
委托协议中的方法一般都是"可选的"(optional)，因为扮演"受委托者"角色的这个对象未必关心其中的所有方法。在本例中，DataModel类可能并不大关心获取数据的过程中是否有错误发生，所以此类也许不会实现"networkFetcher:didFailWithError:"方法。为了指明可选方法，委托协议经常使用@optional关键字来标注其大部分或全部的方法:
@protocol EOCNetworkFetcherDelegate
@optional
- (void)networkFetcher:(EOCNetworkFetcher*)fetcher
didReceiveData:(NSData*)data;
- (void)networkFetcher:(NetworkFetcher*)fetcher
didFailWithError:(EOCNSError*)error;
@end
如果要在委托对象上调用可选方法，那么必须提前使用类型信息查询方法(参见第14条)判断这个委托对象是否能响应相关选择子。以EOCNetworkFetcher为例，应该这样写:
NSData *data = /* data obtained from network */;
if ([_delegate respondsToSelector:@selector(networkFetcher:didReceiveData:)]) {
[_delegate networkFetcher:self didReceiveData:data];
}
这段代码用"respondsToSelector:"来判断委托对象是否实现了相关方法。如果实现了，就调用，如果没实现，就不执行任何操作。这样的话，delegate对象就可以完全按照其需要来实现委托协议中的方法了，不用担心因为哪个方法没实现而导致程序出问题。即便没有设置委托对象，程序也能照常运行，因为给nil发送消息将使if语句的值成为false。
delegate对象中的方法名也一定要起的很恰当才行。方法名应该准确描述当前发生的事件以及delegate对象为何要获知此事件。在本例中，delegate对象里的方法名读起来非常清晰，表明某个"网络数据获取器"(newwork fetcher)对象刚刚接收到某份数据。正如上一段代码所示，在调用delegate对象中的方法时，总是应该把发起委托的实例也一并传入方法中，这样，delegate对象在实现相关方法时，就能根据传入的实例分别执行不同的代码了。比方说可以这样写:
- (void)networkFetcher:(EOCNetworkFetcher*)fetcher
didReceiveData:(NSData*)data {
if (fetcher == _myFetcherA) {
/* Handle data */
} else if (fetcher == _myFetcherB) {
/* Handle data */
}
}
上面这段代码表明，委托对象有两个不同的"网络数据获取器"，所以它必须根据传入的参数来判断到底是哪个EOCNetworkFetcher获取到了数据。若没有此信息，则委托对象在同一时间只能使用一个网络数据获取器，这么做不太好。
delegate里的方法也可以用于从获取委托对象中获取信息。比方说，EOCNetworkFetcher类也许想提供一种机制: 在获取数据时如果遇到了"重定向"(redirect)，那么将询问其委托对象是否应该发生重定向。delegate对象中的相关方法可以写成这样:
- (BOOL)networkFetcher:(EOCNetworkFetcher *)fetcher shouldFollowRedirectToURL:(NSURL *)url;
通过这个例子，大家应该很容易理解此模式为何叫做"委托模式":因为对象把应对某个行为的责任委托给另外一个类了。
也可以用协议定义一套接口，令某类经由该接口获取其所需的数据。委托模式的这一用法旨在向类提供数据，故而又称"数据源模式"(Data Source Pattern)。在此模式中，信息从数据源(Data Source)流向类(Class)；而在常规的委托模式中，信息则从类流向受委托者(Delegate)。下图演示了这两条信息流。
屏幕快照 2017-04-26 09.56.29.png
比方说，用户界面框架中的"列表视图"(list view)对象可能会通过数据源协议来获取要在列表中显示的数据。除了数据源之外，列表视图还有一个受委托者，用于处理用户与列表的交互操作。将数据源协议与委托协议分离，能使接口更加清晰，因为这两部分的逻辑代码也分开了。另外，"数据源"与"受委托者"可以是两个不同的对象。然而一般情况下，都用同一个对象来扮演这两种角色。
在实现委托模式与数据源模式时，如果协议中的方法是可选的，那么就会写出一大批类似下面这样的代码来:
if ([_delegate respondsToSelector:@selector(someClassDidSomething:)]) {
[_delegate someClassDidSomething];
}
很容易用代码查出某个委托对象是否能响应特定的选择子，可是如果频繁执行此操作的话，那么除了第一次检测的结果有用之外，后续的检测可能都是多余的。如果委托对象本身没变，那么不太可能会突然响应某个原来不能响应的选择子，也不太会突然无法响应某个原来可以响应的选择子。鉴于此，我们通常把委托对象能否响应某个协议方法这一信息缓存起来，以优化程序效率。假设在"网络数据获取器"那个例子中，delegate对象所遵从的协议里有个表示数据获取进度的回调方法，每当数据获取有进度时，委托对象就会得到通知。这个方法在网络数据获取进度的回调方法，每当数据获取有进度时，委托对象就会得到通知。这个方法在网络数据获取器的生命期(life cycle)里会多次调用，如果每次都检查委托对象是否能响应此选择子，那就显得多余了。
将刚才说的那个选择子加入之后，delegate对象所要实现的委托协议就扩充成:
@protocol EOCNetworkFetcherDelegate
@optional
- (void)networkFetcher:(EOCNetworkFetcher*)fetcher
didReceiveData:(NSData*)data;
- (void)networkFetcher:(EOCNetworkFetcher*)fetcher
didFailWithError:(NSError*)error;
- (void)networkFetcher:(EOCNetworkFetcher*)fetcher
didUpdateProgressTo:(float)progress;
@end
扩充后的协议只增加了一个方法，就是可选的"networkFetcher:didUpdateProgressTo:"方法。将方法响应能力缓存起来的最佳途径是使用"位段"(bitfield)数据类型。这是一项乏人问津的C语言特性，但在此处用起来却正合适。我们可以把结构体中某个字段所占用的二进制位个数设为特定的值。比如像这样:
struct data {
unsigned int fieldA : 8;
unsigned int fieldB : 4;
unsigned int fieldC : 2;
unsigned int fieldD : 1;
};
在结构体中，fieldA位段将占用8个二进制位，fieldB占用4个，fieldC占用两个，fieldD占用1个。于是，fieldA可以表示0至255之间的值，而fieldD则可以表示0或1这两个值。我们可以像fieldD这样，把委托对象是否实现了协议中的相关方法这一信息缓存起来。如果创建的结构体中只有大小为1的位段，那么就能把许多Boolean值塞入一小块数据里面了。以网络数据获取器为例，可以在该实例中嵌入一个含有位段的结构体作为实例变量，而结构体中的每个位段则表示delegate对象是否实现了协议中的相关方法。此结构体的用法如下:
@interface EOCNetworkFetcher () {
struct {
unsigned int didReceiveData : 1;
unsigned int didFailWithError : 1;
unsigned int didUpdateProgressTo : 1;
} _delegateFlags;
}
@end
笔者使用第27条所讲的"class-continuation分类"来新增实例变量，而新增的这个实例变量是个结构体，其中含有三个位段，每个位段都与delegate所遵从的协议中某个可选方法相对应。在EOCNetworkFetcher类里，可以像下面这样查询并设置结构体中的位段:
// Set flag
_delegateFlags.didReceiveData = 1;
// Check flag
if (_delegateFlags.didReceiveData) {
// Yes, flag set
}
这个结构体用来缓存委托对象是否能响应特定的选择子。实现缓存功能所用的代码可以写在delegate属性所对应的设置方法里:
- (void)setDelegate:(id<EOCNetworkFetcher)delegate {
_delegate = delegate;
_delegateFlags.didReceiveData = [delegate respondsToSelector:@selector(networkFetcher:didReceiveData:)];
_delegateFlags.didFailWithError = [delegate respondsToSelector:@selector(networkFetcher:didFailWithError:)];
_delegateFlags.didUpdateProgressTo = [delegate respondsToSelector:@selector(networkFetcher:didUpdateProgressTo:)];
}
这样的话，每次调用delegate的相关方法之前，就不用检测委托对象是否能响应给定的选择子了，而是直接查询结构体里的标志:
if (_delegateFlags.didUpdateProgressTo) {
[_delegate networkFetcher:self didUpdateProgressTo:currentProgress];
}
在相关方法要调用很多次时，值得进行这种优化。而是否需要优化，则应依照具体代码来定。这就需要分析代码性能，并找出瓶颈，若发现执行速度需要改进，则可使用此技巧。如果要频繁通过数据源协议从数据源中获取多份相互独立的数据，那么这项优化技术极有可能会提高程序效率。
要点
- 委托模式为对象提供了一套接口，使其可由此将相关事件告知其他对象。
- 将委托对象应该支持的接口定义成协议，在协议中把可能需要处理的事件定义成方法。
- 当某对象需要从另外一个对象中获取数据时，可以使用委托模式。这种情况下，该模式亦称"数据源协议"(data source protocol)。
- 若有必要，可实现含有位段的结构体，将委托对象是否能响应相关协议方法这一信息缓存至其中。
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