IOS开发中常用的设计模式

说起设计模式，感觉自己把握不了笔头，所以单拿出iOS开发中的几种常用设计模式谈一下。

单例模式(Singleton)

概念：整个应用或系统只能有该类的一个实例。

在iOS开发我们经常碰到只需要某类一个实例的情况，最常见的莫过于对硬件参数的访问类，比如UIAccelerometer.这个类可以帮助我们获得硬件在各个方向轴上的加速度，但是我们仅仅需要它的一个实例就够了，再多，只会浪费内存。

所以苹果提供了一个UIAccelerometer的实例化方法＋sharedAccelerometer,从名字上我们也能看出此方法让整个应用共享一个UIAccelerometer实例（PS：iOS 的开放中，我们往往能从方法名中就了解这个方法的作用），它内部的如何实现我们暂且不谈，先来看看还有哪些类同样使用了单例模式。

● UIApplication类提供了 ＋sharedAPplication方法创建和获取UIApplication单例

● NSBundle类提供了 +mainBunle方法获取NSBundle单例

● NSFileManager类提供了 ＋defaultManager方法创建和获得NSFileManager单例。（PS：有些时候我们得放弃使用单例模式，使用－init方法去实现一个新的实例，比如使用委托时）

● NSNotificationCenter提供了 ＋defaultCenter方法创建和获取NSNotificationCenter单例（PS：该类还遵循了另一个重要的设计模式：观察者模式）

● NSUserDefaults类提供了 ＋defaultUserDefaults方法去创建和获取NSUserDefaults单例

苹果的SDK中大量的遵循此设计模式，那么它的内部是如何实现的呢？

首先给大家介绍一下GCD技术，是苹果针对于多核CPU的多任务解决方案。你不需要了解更多，只需要知道是一组基于C语言开发的API。GCD提供了一个dispatch_once函数，这个函数的作用就是保证block（代码块：暂时理解为一个跟函数相近的东西）里的语句在整个应用的生命周期里只执行一次。

OK，接下来就给出一个使用了单例模式新建和获取实例的类模版，代码如下：

//Singleton.h
@interface Singleton : NSObject
+ (Singleton *)sharedSingleton; <1>
@end

/***************************************************************/

//Singleton.m
#import "Singleton.h"
@implementation Singleton
static  Singleton *sharedSingleton = nil;<2>

+ (Singleton *)sharedSingleton{
    static  dispatch_once_t once;<3>
    dispatch_once(&once,^{
        sharedSingleton = [[self alloc] init];<4>
        //dosometing
    });
    return  sharedSingleton;<5>
}

上述代码中有5小步，解释如下：

1. 声明一个可以新建和获取单个实例对象的方法

2. 声明一个static类型的类变量

3. 声明一个只执行一次的任务

4. 调用dispatch_once执行该任务指定的代码块，在该代码块中实例化上文声明的类变量

5. 返回在整个应用的生命周期中只会被实例化一次的变量

OK，这就是iOS开发中单例模式的机制，下面我们就看看如何在实际开发中使用此模式？（PS：为了尽可能的突出核心内容，我们会对设计中的其他模式或内容一笔带过）

假如我们需要在iOS应用中实现分层的架构设计，即我们需要把数据的持久层，展示层，和逻辑层分开。为了突出重点，我们直接把目光转到持久层，而根据MVC的设计模式，我们又可以把持久层细分为DAO层（放置访问数据对象的四类方法）和Domain层（各种实体类，比如学生），这样就可以使用DAO层中的方法，配合实体类Domain层对数据进行清晰的增删改查。那么我们如何设计呢？

从使用者的角度看，我们期望获得DAO层的类实例，然后调用它的增删改查四大方法。可是这个类实例，我们似乎只需要一个就足够了，再多的话不利于管理且浪费内存。OK，我们可以使用单例模式了，代码如下：

.h文件：

//StudentDAO.h
@interface StudentDAO:NSObject
@property (nonatomic,strong) NSMutaleArray *StudentsInfo;

+ (StudentDAO *)sharedStudentDAO;

-( int ) create:(Student*)student;
-( int )  remove :(Student*)student;
-( int ) modify:(Student*)student;
-(NSMutaleArray) findAll;
@end

.m文件：

//StudentDAO.m
#import "StudentDAO.h"
#import "Student.h"
@implementation StudentDAO

static  StudentDAO *studentDao = nil;
+ (StudentDAO)sharedStudentDAO{
    static  dispatch_once_t once;
    dispatch_once(&once,^{
        Student  *student1 = [[Student alloc]init];
        student1.name =  "MexiQQ" ;
        student1.studentNum =  "201200301101" ;

        Student  *student2 = [[Student alloc]init];
        student2.name =  "Ricardo_LI" ;
        student2.studentNum =  "201200301102" ;

        studentDao = [[self alloc] init];
        studentDao._StudentsInfo = [[NSMutaleArray alloc]init];
        [studentDao._StudentsInfo addObject:student1];
        [studentDao._StudentsInfo addObject:student2];
    });
    return  studentDao;
}
//插入的方法
-( int )create:(Student*)stu{
    [self._StudentsInfo addObject:stu];
    return  0;
}
//删除的方法
-( int ) remove :(Student*)stu{
    for (Student* s in self._StudentsInfo){
        if ([stu.studentNum isEqual:s.studentNum]){
            [self._StudentsInfo removeObject:s]
            break ;
        }
    }
}
-( int )modify......  //省略不写
-(NSMutaleArray)findAll......  //省略不写

上述例子不难理解，其中用到的Student类我这里就不给出了，只是一个含有姓名和学号属性的实体类。

观察者模式

概念：一个对象状态改变，通知正在对他进行观察的对象，这些对象根据各自要求做出相应的改变。

图例：

如图所示：操作对象向被观察者对象投送消息，使得被观察者的状态得以改变，在此之前已经有观察者向被观察对象注册，订阅它的广播，现在被观察对象将自己状态发生改变的消息广播出来，观察者接收到消息各自做出应变。

OK，我们先来看看在苹果的Cocoa Touch框架中有谁使用了观察者模式：

通知(notification)机制

原理图如下：

如图所示，在通知机制中对某个通知感兴趣的所有对象都可以成为接受者。首先，这些对象需要向通知中心（NSNotificationCenter）发出addObserver:selector:name:object:消息进行注册，在投送对象投送通知送给通知中心时，通知中心就会把通知广播给注册过的接受者。所有的接受者不知道通知是谁投送的，不去关心它的细节。投送对象和接受者是一对多的关系。接受者如果对通知不再关注，会给通知中心发送removeObserver:name:Object:消息解除注册，以后不再接受通知。

（ps:这段话内容摘抄自关东升先生的文章）

OK，我们试着去使用一下通知机制：

新建一个Single view Project,对项目中的文件做以下修改：

AppDelegate.m

- ( void )applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application {
    [[NSNotificationCenter defaultCenter]postNotificationName:@ "APPTerminate"  object:self];
}

ViewController.m

//
//  ViewController.m
//  TestNotification
//
//  Created by liwenqian on 14-10-18.
//  Copyright (c) 2014年 liwenqian. All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- ( void )viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //注意此处的selector有参数，要加冒号
    [[NSNotificationCenter defaultCenter]addObserver:self selector:@selector(doSomething:) name:@ "APPTerminate"  object:nil];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
}

- ( void )didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    [[NSNotificationCenter defaultCenter]removeObserver:self];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}

#pragma mark -处理通知
-( void )doSomething:(NSNotification*)notification{
    NSLog(@ "收到通知" );
}

@end

如上所示，对模版项目的两个文件的方法或整个文件做出修改，Command+R运行你的APP，再按下Home键（Command+H），会发现打印出一行收到通知的文字，如下：

在APP退到后台时，发出广播，而viewController因为时观察者，收到广播，执行doSomething方法，打印出收到广播的文字。

KVO(Key-Value-Observing)机制

原理图如下：

如图所示：该机制下观察者的注册是在被观察者的内部进行的，不同于通知机制（由观察者自己注册），需要被观察者和观察者同时实现一个协议：NSKeyValueObserving，被观察者通过addObserver:forKeypath:options:context方法注册观察者，以及要被观察的属性。

新建一个single view project，同时新建一个继承自NSObject的TestWatche类，文件结构如下图：

对文件进行如下修改：

AppDelegate.h

//
//  AppDelegate.h
//  TestNotification
//
//  Created by liwenqian on 14-10-18.
//  Copyright (c) 2014年 liwenqian. All rights reserved.
//

#import <UIKit/UIKit.h>
#import <CoreData/CoreData.h>
#import "TestWatche.h"

@interface AppDelegate : UIResponder <UIApplicationDelegate>

@property (strong, nonatomic) UIWindow *window;

@property (readonly, strong, nonatomic) NSManagedObjectContext *managedObjectContext;
@property (readonly, strong, nonatomic) NSManagedObjectModel *managedObjectModel;
@property (readonly, strong, nonatomic) NSPersistentStoreCoordinator *persistentStoreCoordinator;
@property (strong,nonatomic) NSString *state;
@property (strong,nonatomic) TestWatche *watcher;


- ( void )saveContext;
- (NSURL *)applicationDocumentsDirectory;


@end

AppDelegate.m 对如下方法做出修改

- ( BOOL )application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {     // Override point for customization after application launch.

    self.watcher = [TestWatche alloc];

    [self addObserver:self.watcher forKeyPath:@ "state"  options:NSKeyValueObservingOptionOld | NSKeyValueObservingOptionNew context:@ "pass content" ];    self.state = @ "launch" ;     return  YES;
}

- ( void )applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application {    self.state = @ "backgroud" ;
}

TestWatche.m（由于继承自NSObject,而NSObject已实现了NSKeyValueObserving协议，所以不需要做声明）

//
//  TestWatche.m
//  TestNotification
//
//  Created by liwenqian on 14-10-18.
//  Copyright (c) 2014年 liwenqian. All rights reserved.
//

#import "TestWatche.h"

@implementation TestWatche

-( void )observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:( void  *)context{
    NSLog(@ "state change:%@" ,change);
}
@end

OK，Command+B Command+R Command+H看看你的应用输出了什么，如果你的操作无误的话，会显示如下内容：

委托模式

个人认为委托模式大多数人解释的复杂了，其实就像是java中的接口，类可以实现或不实现协议（接口）中的方法。通过此种方式，达到最大的解耦目的，方便项目的扩展。不过你需要设置应用的委托对象，以确定协议中的方法为谁服务。

拿最常用的UITableViewDelegate UITableViewDataSource来举例：

实现一个页面有一个UItableView，UItableView的每一栏（cell）的数据由我们指定，那么我们该如何做呢？苹果也自然想到了这一点，于是定义了一个接口，这个接口有许多的方法，只需要我们把要服务的对象传进去，就可以使用这些方法了，这个接口就是委托和协议。而UITableViewDelegate 和 UITableViewDataSource 就是专为UITableView而写的委托和协议。用法如下：

ViewController.h

//
//  ViewController.h
//  RecipeBookMe
//
//  Created by liwenqian on 14-9-10.
//  Copyright (c) 2014年 liwenqian. All rights reserved.
//

#import <UIKit/UIKit.h>

@interface ViewController : UIViewController <UITableViewDelegate, UITableViewDataSource>

@property (nonatomic, strong) IBOutlet UITableView *mytableView;

@end

ViewController.m

//
//  ViewController.m
//  RecipeBookMe
//
//  Created by liwenqian on 14-9-10.
//  Copyright (c) 2014年 liwenqian. All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"
#import "DetailViewController.h"
#import "Recipe.h"
#import "RecipeTableCellTableViewCell.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController{
     NSArray *recipes;
}

@synthesize mytableView;

- ( void )viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // Initialize the recipes array
    Recipe *recipe1 = [Recipe  new ];

    recipe1.name = @ "Egg Benedict" ;
    recipe1.prepTime = @ "30 min" ;
    recipe1.image = @ "egg_benedict.jpg" ;
    recipe1.ingredients = [NSArray arrayWithObjects:@ "2 fresh English muffins" , @ "4 eggs" , @ "4 rashers of back bacon" , @ "2 egg yolks" , @ "1 tbsp of lemon juice" , @ "125 g of butter" , @ "salt and pepper" , nil];

    Recipe *recipe2 = [Recipe  new ];
    recipe2.name = @ "Mushroom Risotto" ;
    recipe2.prepTime = @ "30 min" ;
    recipe2.image = @ "mushroom_risotto.jpg" ;
    recipe2.ingredients = [NSArray arrayWithObjects:@ "1 tbsp dried porcini mushrooms" , @ "2 tbsp olive oil" , @ "1 onion, chopped" , @ "2 garlic cloves" , @ "350g/12oz arborio rice" , @ "1.2 litres/2 pints hot vegetable stock" , @ "salt and pepper" , @ "25g/1oz butter" , nil];

    recipes = [NSArray arrayWithObjects:recipe1, recipe2, nil];

}

- ( void )didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
}

/*--------------------------------------------------------------------*/
//定义UITableview的栏目数量
- (NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section
{
     return  [recipes count];
}

//定义UITableviewCell的显示内容
- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath
{
    static  NSString *CoustomerTableIdentifier = @ "RecipeTableCellTableViewCell" ;

    RecipeTableCellTableViewCell *cell =(RecipeTableCellTableViewCell *) [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:CoustomerTableIdentifier];

    if  (cell == nil) {
       cell = [[RecipeTableCellTableViewCell alloc] initWithStyle:UITableViewCellStyleDefault reuseIdentifier:CoustomerTableIdentifier];
    }

    recipe = [recipes objectAtIndex:indexPath.row];

    cell.nameLabel.text =  recipe.name;
    cell.prepTimeLabel.text= recipe.prepTime;
    cell.thumbnailImageView.image = [UIImage imageNamed:recipe.image];

    return  cell;
}

//点击每一栏执行跳转时的处理
- ( void )prepareForSegue:(UIStoryboardSegue *)segue sender:(id)sender {
    if  ([segue.identifier isEqualToString:@ "showRecipeDetail" ]) {

        NSIndexPath *indexPath = nil;
        Recipe *recipe = nil;

        indexPath = [self.mytableView indexPathForSelectedRow];
        recipe = [recipes objectAtIndex:indexPath.row];

        DetailViewController *destViewController = segue.destinationViewController;
        destViewController.recipe = [recipes objectAtIndex:indexPath.row];
    }
}

//定义cell的高度
- (CGFloat)tableView:(UITableView *)tableView heightForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath
{
    return  71;
}
/*--------------------------------------------------------------------*/
@end

如上所示，两条/------/注释间的方法全部来自于委托和协议。利用委托和协议，你可以把主要精力放到逻辑业务上，将数据绑定和事件处理交给委托和协议去完成。