ObjC 基于上下文的设计

作者: 笔凡 | 来源:发表于2019-03-26 09:50 被阅读0次

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春节长假归来，相信大多数人都犯了节后综合征，那么就写一篇博文来收收心。没有心思干活的同学们，可以看看我的这篇文章，权当是散散心，找找感觉。

本篇文章主要介绍了关于上下文（Context）的一些概念，并提出了在设计上下文时应该考虑到的问题，最后通过一个实例来演示如何用 Objective-C 实现一个上下文。相信通过阅读本篇文章，大家能够基本掌握软件设计中上下文的使用，并且，我相信，想象力如此丰富的你们，会将此推演到更高的境界。

那么，让我们从一些比较轻松的环节开始吧！

什么是上下文

既然我们要说上下文（Context），那么我们首先应该能够比较清晰的理解，什么是上下文，以及它适用于哪些场景。那么什么是上下文呢？上下文就是在某个特定的场景里，用于记录该场景特定状态的一种抽象。

要想解释清楚这样一种抽象的概念，还是比较困难的，不过在我们现实的开发中，其实也已或多或少用到过上下文。这些上下文通常都是以 XXXContext 来命名，并且通常都有明确的区间分割，比如下面使用 UIKit 进行绘图的代码：

CGImageRef flip(CGImageRef im) { 
    CGSize sz = CGSizeMake(CGImageGetWidth(im),  CGImageGetHeight(im)); 
 
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(sz, NO, 0);  // 上下文开始
 
    CGContextDrawImage(UIGraphicsGetCurrentContext(), 
    CGRectMake(0, 0, sz.width, sz.height), im); 
 
    CGImageRef result = [UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext() CGImage]; 
 
    UIGraphicsEndImageContext(); // 上下文结束
 
    return result; 
}

上面的代码中，ImageContext 便是一种上下文，它会记录下在 Begin 和 End 区间中的一些信息，并影响这其间其他方法的行为。在广为人知的 GoF 设计模式中，解析器模式（Interpreter）的一般实现里，也会有上下文，用于记录解析过程的中间状态。类似的例子还有很多，这里就不一一列出了。

那么，接下来我们来看看，如果要去实现一个上下文，需要注意哪些问题。

嵌套上下文

首先我们需要注意的是，一个健全的上下文必须是需要支持嵌套的，比如这样一段代码片段：

BeginXXContext();
    // 区间A
    BeginXXContext();
        // 区间B
    EndXXContext();
    // 区间A
EndXXContext();

理想的情况下，我们在 区间A 里所设定的信息应该是不能影响到 区间B 的，因为 区间B 是一个独立的上下文。这样的设计比起上下文行为继承，我觉得会更加合理，如果 区间B 继承 区间A 上下文的信息，会导致一些不可预料的后果。比如，整个 区间B 是在另一个子函数里，那么就无法确保这个子函数对外能有一个确定的行为表现了。

那么，我们如何来实现这样的需求呢？其实很简单，我们确保在 区间A 里获取到的上下文与在 区间B 里获取到的上下文是两个对象即可。这样就需要我们在抽象时，考虑父子关系，下面是简略的代码实现：

@implementation XXContext {
    // 父 Context
    XXContext *_parent;
}

static XXContext *sXXContext;

// 开始一个上下文
+ (void)begin {
    XXContext *parent = sXXContext;
    sXXContext = [XXContext new];
    sXXContext->_parent = parent;
}

// 当前 Context
+ (instancetype)current {
    return sXXContext;
}

// 结束一个上下文
+ (void)end {
    sXXContext = sXXContext->_parent;
}

@end

上面的代码还是非常简陋的，未做任何异常处理，但这里只是提供出实现的思路，有兴趣的朋友，可以自己再细化下。

好的，我们解决了嵌套的问题，那么接下来要谈谈线程安全了。

线程安全问题

上下文的实现中，非常重要的一环就是要考虑上下文的线程安全。考虑一下，上一节代码实现的上下文，在如下的代码中，表现会是怎样：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    [XXContext begin];
    // 区间A 
    [XXContext end];
});
        
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    [XXContext begin];
    // 区间B
    [XXContext end];
});

很明显的可以看出来，如果是之前的实现，在面对这种多线程并发操作的情况下，会有不可预料的结果。上面代码里，区间A 或 区间B 里获取到的 [XXContext current] 都是不确定的，因为无法保证代码的执行顺序。那么，我们如果来解决这样的问题呢？

换个角度来思考下，我们可以确保的是，begin 和 end 中的这段代码肯定是在一个线程里，或者说，上下文是线程相关的，一个上下文针对一个线程。所以下面这段代码是不对的（或者说是不允许的）：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    [XXContext begin];
    dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        [XXContext current]; // 获取不到
    });
    [XXContext end];
});

这样分析下来，我们应该能够很容易的想到一个概念：线程本地存储，也就是所谓的 TLS（Thread Local Storage），顾名思义，就是可以针对线程存储一些信息，并且存储的这些信息只有在该线程才可以访问到，与其他线程是隔离的。

在 Objective-C 中，TLS 的使用非常简单，NSThread 中有个 threadDictionary 属性，用于存储信息，所以，我们可以将上面的实现改成如下这样：

@implementation XXContext {
    // 父 Context
    XXContext *_parent;
}

// 开始一个上下文
+ (void)begin {
    XXContext *ctx = [XXContext new];
    ctx->_parent = [self current];
    [NSThread currentThread].threadDictionary[@"xx-ctx"] = ctx;
}

// 当前 Context
+ (instancetype)current {
    return [NSThread currentThread].threadDictionary[@"xx-ctx"];
}

// 结束一个上下文
+ (void)end {
    XXContext *ctx = [self current];
    ctx = ctx->_parent;
    [NSThread currentThread].threadDictionary[@"xx-ctx"] = ctx;
}

@end

上面的改动其实很简单，也就是把原先的 sXXContext 静态变量，替换成 [NSThread currentThread].threadDictionary[@"xx-ctx"] 这样一种线程相关的存储方式。经过这样的改造，我们可以轻松面对本节开头的那段代码了，所以，接下来我们可以做一些更有意义的事情。

实现举例 - 事件总线

前先时间，在微信上看到一篇关于蘑菇街组件化的文章，里面讲到了它们的MGJRouter，用于模块间的解耦。这个库主要都是主动去取另一个模块的数据，但模块间除了这种主动的行为，有时还会需要监听另一个模块的特定事件，这种被动的行为，在 Objective-C 中有 Notification 可以使用，但， Notification 太弱，类型太弱，需要太多的约定。

所以，我们有必要自己再造一个轮子，事件总线（Event Bus），更进一步的将模块解耦。这个库我已经放到了 GitHub：

https://github.com/prinsun/MKXEventBus

这个库支持这样一些特性：

强类型事件发布
事件支持合并配置，在符合条件的情况下，多个事件会自动合并成一个事件发布
事件订阅支持 block 也支持 selector
事件订阅支持指定回调的 dispatch_queue（这里用到了上下文）
事件订阅者通过弱引用自动回收

具体实现可以看代码，也欢迎大家来发现问题，并贡献代码，下面是一般的使用示例：

// 发布事件
MKXLoginSuccessEvent *event = [MKXLoginSuccessEvent eventWithAccount:account];
[[MKXEventBus sharedBus] publish:event];

...

// 订阅事件
[MKXEventBus beginSubscribe:self.dispatchQueue];
[[MKXEventBus sharedBus] subscribe:MKXLoginSuccessEvent.class for:self with:^(MKXLoginSuccessEvent *event) {
    ...
}];
[MKXEventBus endSubscribe];

上面代码中的 beginSubscribe 和 endSubscribe 便是一个典型的上下文设计，实现方式也与本文中所描述类似，感兴趣的可以去瞅瞅代码。

OK，那么这个栗子就举到这里吧！