# Objective-C 协议和类别 ## 简介协议和类别是用于定义接口和扩展行为的 Objective-C 基本功能。协议声明类可以采用的方法契约，从而实现多态性和委托模式。类别使用新方法扩展现有类，无需子类化或源访问。协议的用途与 Java 接口或 Swift 协议类似，通过组合实现行为的多重继承。类别是 Objective-C 所独有的，允许开发人员组织代码、向系统类添加功能以及将大型实现拆分到多个文件中。该技能涵盖正式协议、可选方法、协议组成、类别、类扩展以及模块化 Objective-C 设计的最佳实践。 ## 正式协议正式协议声明采用类必须实现的方法和属性要求，为多态行为建立契约。 // 基本协议声明 @protocol Drawable @必需 -（无效）平局； - (CGRect) 边界； @可选 - (void)drawWithStyle:(NSString *)样式； @结束 // 接口中协议采用 @interface圆：NSObject @property（非原子，分配）CGFloat 半径； @property（非原子，分配）CGPoint中心； @结束 @实施圈 - (无效)绘制{ NSLog(@"在(%.1f,%.1f)处画圆，半径为%.1f", self.center.x，self.center.y，self.radius）； } - (CGRect)边界{ 返回 CGRectMake( self.center.x - self.半径， self.center.y - self.半径，自半径 * 2, 自半径 * 2 ）； } @结束 // 多种协议采用 @protocol 可移动 - (void)moveToPoint:(CGPoint)点； - (CGPoint)当前位置； @结束 @协议可扩展 - (void)scaleBy:(CGFloat)因子； - (CGFloat)当前比例； @结束 @interface Shape : NSObject <可绘制、可移动、可缩放> @property（非原子，分配）CGPoint位置； @property（非原子，分配）CGFloat 比例； @结束 @实现形状 - (无效)绘制{ NSLog(@"绘制形状"); } - (CGRect)边界{ 返回CGRectZero； } - (void)moveToPoint:(CGPoint)点 { self.position = 点； } - (CGPoint)当前位置 { 返回自身位置； } - (void)scaleBy:(CGFloat)因子 { self.scale *= 因子； } - (CGFloat)currentScale { 返回 self.scale； } @结束 // 协议作为类型 void drawShapes(NSArray> *shapes) { for (形状中的 id 形状) { [形状绘制]； NSLog(@"边界：%@", NSStringFromCGRect([形状边界])); } } // 检查协议一致性无效检查一致性（id对象）{ if ([对象符合Protocol:@protocol(Drawable)]) { id 可绘制 = 对象; [可绘制绘制]； } } // 协议继承 @protocol AdvancedDrawable - (void)drawWithTransform:(CGAffineTransform)变换； - (void)drawWithBlendMode:(CGBlendMode)blendMode; @结束 @interface AdvancedShape : NSObject @结束 @实现AdvancedShape - (无效)绘制{ NSLog(@"高级绘图"); } - (CGRect)边界{ 返回CGRectZero； } - (void)drawWithTransform:(CGAffineTransform)transform { NSLog(@"使用变换绘图"); } - (void)drawWithBlendMode:(CGBlendMode)blendMode { NSLog(@"使用混合模式绘图"); } @结束协议使多态代码能够与实现所需方法的任何对象一起使用，而不管类层次结构如何。 ## 可选协议方法可选协议方法允许采用者仅实现相关方法，并在调用之前运行时检查实现情况。 // 具有可选方法的协议 @protocol DataSourceDelegate @必需 - (NSInteger)项目数量； @可选 - (NSString *)titleForItemAtIndex:(NSInteger)index; - (UIImage *)imageForItemAtIndex:(NSInteger)index; - (void)didSelectItemAtIndex:(NSInteger)index; @结束 // 实现部分可选方法 @interface ListView : UIView @property（非原子，弱）id dataSource; @结束 @实现ListView - (void)reloadData { NSInteger count = [self.dataSource numberOfItems]; for (NSInteger i = 0; i < 计数; i++) { // 检查可选方法是否已实现 if ([self.dataSource respondsToSelector: @selector(titleForItemAtIndex:)]) { NSString *title = [self.dataSource titleForItemAtIndex:i]; NSLog(@"标题：%@", 标题); } if ([self.dataSource respondsToSelector: @selector(imageForItemAtIndex:)]) { UIImage *image = [self.dataSource imageForItemAtIndex:i]; NSLog(@"图片：%@", 图片); } } } // 需要的方法实现 - (NSInteger) 项目数 { 返回0； } @结束 // 在采用者中选择性实现 @interface SimpleDataSource : NSObject @结束 @实现简单数据源 - (NSInteger) 项目数 { 返回 10； } - (NSString *)titleForItemAtIndex:(NSInteger)index { 返回 [NSString stringWithFormat:@"Item %ld", (long)index]; } // imageForItemAtIndex：未实现 @结束 // 具有可选方法的委托模式 @protocol ViewControllerDelegate @可选 - (void)viewControllerWillAppear:(UIViewController *)控制器； - (void)viewControllerDidAppear:(UIViewController *)控制器； - (void)viewControllerWillDisappear:(UIViewController *)控制器； - (void)viewControllerDidDisappear:(UIViewController *)控制器； @结束 @interface CustomViewController : UIViewController @property（非原子，弱）id 委托； @结束 @实现CustomViewController - (void)viewWillAppear:(BOOL)动画{ [超级viewWillAppear：动画]； if ([self.delegate respondsToSelector: @selector(viewControllerWillAppear:)]) { [self.delegate viewControllerWillAppear:self]; } } - (void)viewDidAppear:(BOOL)动画{ [超级viewDidAppear：动画]； if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(viewControllerDidAppear:)]) { [self.delegate viewControllerDidAppear:self]; } } @结束 // 协议中的属性要求 @协议可识别 @必需 @property (非原子，只读) NSString *identifier; @property (非原子，强) NSString *name; @可选 @property（非原子，强）NSDictionary *元数据； @结束 @interface 用户：NSObject <可识别> @结束 @实现用户 @synthesize 标识符 = _identifier; @synthesize名称=_name； // 元数据未实现（可选） @结束在调用之前始终使用“respondsToSelector:”检查可选方法的实现，以防止未实现的方法导致崩溃。 ## 类扩展的类别类别向现有类添加方法而无需子类化，从而实现代码组织和系统类的扩展。 // 基本类别 @interface NSString（验证） - (BOOL)isValidEmail; - (BOOL)isValidPhoneNumber； - (NSString *)trimmedString; @结束 @implementation NSString（验证） - (BOOL)isValidEmail { NSString *emailRegex = @"[A-Z0-9a-z._%+-]+@[A-Za-z0-9.-]+\\.[A-Za-z]{2,}"; NSPredicate *谓词 = [NSPredicate predicateWithFormat: @“自匹配%@”，emailRegex]； return [谓词evaluateWithObject:self]; } - (BOOL)isValidPhoneNumber { NSString *phoneRegex = @"^\\d{3}-\\d{3}-\\d{4}$"; NSPredicate *谓词 = [NSPredicate predicateWithFormat: @“自匹配%@”，phoneRegex]； return [谓词evaluateWithObject:self]; } - (NSString *)trimmedString { 返回 [self stringByTrimmingCharactersInSet:[NSCharacterSet whitespaceAndNewlineCharacterSet]]; } @结束 // 使用类别方法无效类别示例（无效）{ NSString *email = @"user@example.com"; if ([电子邮件是有效电子邮件]) { NSLog(@"有效的电子邮件"); } NSString *text = @“你好世界”; NSString *trimmed = [文本trimmedString]; NSLog(@"已修剪：'%@'", 已修剪); } // 代码组织的类别 @接口数据管理器：NSObject - (void)saveData:(NSData *)data; - (NSData *)loadData; @结束 // 跨类别拆分功能 @接口数据管理器（网络同步） - (void)syncToServer; - (void)从服务器下载； @结束 @interface DataManager（本地存储） - (void)saveToUserDefaults:(NSDictionary *)data; - (NSDictionary *)loadFromUserDefaults; @结束 @实现数据管理器 - (void)saveData:(NSData *)data { NSLog(@"正在保存数据"); } - (NSData *)loadData { 返回[NSData数据]； } @结束 @实现数据管理器（网络同步） - (void)syncToServer { NSLog(@"正在同步到服务器"); } - (void)downloadFromServer { NSLog(@"正在从服务器下载"); } @结束 @实现数据管理器（本地存储） - (void)saveToUserDefaults:(NSDictionary *)data { [[NSUserDefaults standardUserDefaults] setObject:data forKey:@"data"]; } - (NSDictionary *)loadFromUserDefaults { 返回 [[NSUserDefaults standardUserDefaults]dictionaryForKey:@"data"]; } @结束 // UIKit 类的类别 @interface UIColor（自定义颜色） + (UIColor *)brandPrimaryColor; + (UIColor *)brandSecondaryColor; @结束 @implementation UIColor（自定义颜色） + (UIColor *)brandPrimaryColor { 返回 [UIColor colorWithRed:0.2 绿色:0.4 蓝色:0.8 alpha:1.0]; } + (UIColor *)brandSecondaryColor { 返回[UIColor colorWithRed:0.8 绿色:0.4 蓝色:0.2 alpha:1.0]; } @结束 // 使用自定义颜色无效自定义颜色示例（无效）{ UIView *view = [[UIView alloc] init]; view.backgroundColor = [UIColor 品牌PrimaryColor]; } // 具有关联对象的类别 #import @interface UIViewController（自定义属性） @property（非原子，强）NSString *customIdentifier; @结束 @implementation UIViewController（自定义属性） - (NSString *)自定义标识符 { 返回 objc_getAssociatedObject(self, @selector(customIdentifier)); } - (void)setCustomIdentifier:(NSString *)customIdentifier { objc_setAssociatedObject( 自我, @选择器（自定义标识符），自定义标识符， OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC ）； } @结尾类别不能添加实例变量，但可以添加方法并使用关联对象来实现类似属性的行为。 ## 类扩展类扩展是在实现文件中声明的匿名类别，可以添加对客户端不可见的私有方法和属性。 // 公共接口 @接口人：NSObject @property (非原子，强，只读) NSString *name; @property（非原子，分配，只读）NSInteger 年龄； - (instancetype)initWithName:(NSString *)姓名年龄:(NSInteger)年龄; - (NSString *)描述； @结束 // 类扩展（私有接口） @接口人() // 将只读属性设置为内部可读写 @property (非原子，强，可读写) NSString *name; @property（非原子，分配，读写）NSInteger年龄； // 私有属性 @property (非原子，强) NSString *internalID; @property（非原子，强）NSMutableArray *privateData； // 私有方法 - (void)验证数据； -（无效）日志访问； @结束 @实施人 - (instancetype)initWithName:(NSString *)姓名年龄:(NSInteger)年龄 { self = [超级初始化]; 如果（自我）{ self.name = 姓名； self.age = 年龄； self.internalID = [[NSUUID UUID] UUIDString]; self.privateData = [NSMutableArray 数组]; [自我验证数据]； } 返回自我； } - (NSString *)描述{ [自登录访问]； return [NSString stringWithFormat:@"%@ (%ld)", self.name, (long)self.age]; } // 私有方法的实现 - (void)验证数据{ NSAssert(self.name.length > 0, @"名称不能为空"); NSAssert(self.age >= 0, @"年龄必须为非负数"); } - (void)logAccess { NSLog(@"访问者：%@", self.internalID); } @结束 // 具有私有实现的网络管理器 @interface网络管理器：NSObject - (void)fetchDataFromURL:(NSURL *)url 补全： (void (^)(NSData *data, NSError *error)) 完成； @结束 @接口网络管理器() @property (非原子，强) NSURLSession *session; @property (非原子，强) NSMutableDictionary *activeRequests; - (void)配置会话； - (void)handleResponse:(NSURLResponse *)响应数据:(NSData *)data 错误：（NSError *）错误； @结束 @实现网络管理器 - (实例类型)init { self = [超级初始化]; 如果（自我）{ self.activeRequests = [NSMutableDictionary 字典]; [自我配置会话]; } 返回自我； } - (void)fetchDataFromURL:(NSURL *)url 补全： (void (^)(NSData *, NSError *)) 完成 { NSURLSessionDataTask *task = [self.session dataTaskWithURL:url 完成处理程序：^（NSData *数据，NSURLResponse *响应， NSError *错误）{ [selfhandleResponse:响应数据:数据错误:错误]; 如果（完成）{ 完成（数据，错误）； } }]; [任务简历]； } - (void)configureSession { NSURLSessionConfiguration *config = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration]; self.session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:config]; } - (void)handleResponse:(NSURLResponse *)响应数据:(NSData *)data 错误：（NSError *）错误{ // 私有响应处理 NSLog(@"收到响应"); } @结束 // 查看带有私有插座的控制器 @接口ProfileViewController：UIViewController - (void)加载配置文件； @结束 @接口ProfileViewController() @property（非原子，弱）IBOutlet UILabel *nameLabel; @property（非原子，弱）IBOutlet UIImageView *profileImageView; @property（非原子，强）Person *currentPerson； -（无效）更新UI； - (void)showError:(NSError *)错误； @结尾 @实现ProfileViewController - (void)viewDidLoad { [超级viewDidLoad]; [自加载配置文件]； } - (void)loadProfile { self.currentPerson = [[Person alloc] initWithName:@"Alice" 年龄:30]; [自行更新UI]； } - (无效)更新UI { self.nameLabel.text = self.currentPerson.name; // 用当前人更新 UI } - (void)showError:(NSError *)错误 { UIAlertController *警报 = [UIAlertController AlertControllerWithTitle:@"错误" 消息：error.localizedDescription 首选样式：UIAlertControllerStyleAlert]； [警报addAction：[UIAlertAction actionWithTitle：@“确定” 样式：UIAlertActionStyle默认处理程序：nil]]； [selfpresentViewController:alertanimated:YEScompletion:nil]; } @结尾类扩展隐藏实现细节，并在公共 API 和私有实现之间提供清晰的分离。 ## 协议组成协议组合结合了多个协议来创建精确的类型要求，而无需创建新的协议层次结构。 // 单独的协议 @protocol可序列化 - (NSDictionary *)toDictionary; - (instancetype)initWithDictionary:(NSDictionary *)dict; @结束 @协议可缓存 - (NSString *)cacheKey; - (NSTimeInterval)缓存生命周期； @结束 @protocol 可同步 - (void)syncToServer:(void (^)(BOOL 成功))完成； - (BOOL)需要同步； @结束 // 需要多个协议的函数 void saveAndSync(id<可序列化、可缓存、可同步> 对象) { // 保存到缓存 NSDictionary *dict = [object toDictionary]; NSString *key = [对象缓存键]; NSLog(@"使用键 %@ 将 %@ 保存到缓存", dict, key); // 如果需要同步 if ([对象需要同步]) { [对象syncToServer：^（BOOL成功）{ NSLog(@"同步%@", 成功？@"成功" : @"失败"); }]; } } // 实现多种协议的类 @interface UserData : NSObject <可序列化、可缓存、可同步> @property (非原子，强) NSString *userID; @property (非原子，强) NSString *name; @property (非原子，强) NSString *email; @property（非原子，分配）BOOL 修改； @结束 @实现用户数据 - (NSDictionary *)toDictionary { 返回@{ @"userID": self.userID ?: @"", @"name": self.name ?: @"", @“电子邮件”：self.email ？：@“” }; } - (instancetype)initWithDictionary:(NSDictionary *)dict { self = [超级初始化]; 如果（自我）{ self.userID = dict[@"userID"]; self.name = dict[@"name"]; self.email = dict[@"email"]; 自我修改 = NO; } 返回自我； } - (NSString *)cacheKey { return [NSString stringWithFormat:@"user_%@", self.userID]; } - (NSTimeInterval)cacheLifetime { 返回3600； // 1 小时 } - (void)syncToServer:(void (^)(BOOL))完成 { // 模拟同步 dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{ 自我修改 = NO; 如果（完成）完成（是）； }); } - (BOOL)needsSync { 返回自我修改； } @结束 // 使用协议组合无效协议组合示例（无效）{ UserData *user = [[UserData alloc] init]; user.userID = @"123"; 用户名 = @"爱丽丝"; user.email = @"alice@example.com"; 用户.修改=是; 保存并同步（用户）； } // 符合协议要求的集合 @接口数据存储：NSObject @property (非原子，强) NSMutableArray> *items; - (void)addItem:(id<可序列化、可缓存>)项目； - (id<可序列化，可缓存>)itemWithKey:(NSString *)key; @结束 @实现数据存储 - (实例类型)init { self = [超级初始化]; 如果（自我）{ self.items = [NSMutableArray 数组]; } 返回自我； } - (void)addItem:(id<可序列化，可缓存>)item { [self.items addObject:item]; } - (id<可序列化，可缓存>)itemWithKey:(NSString *)key { for (self.items 中的 id item) { if ([[item cacheKey] isEqualToString:key]) { 退货； } } 返回零； } @结尾协议组合创建了精确的约束，而没有深层协议继承层次结构的复杂性和脆弱性。 ## 最佳实践 1. **使用抽象和多态性协议**来定义可实现灵活、可测试架构的合约 2. **使委托具有弱属性**以防止 Cocoa 和 UIKit 中常见的委托模式中的保留循环 3. **通过将相关功能的实现拆分到文件中来组织具有类别的大型类** 4. **隐藏类扩展中的实现细节**以提供干净的公共 API，同时保持内部复杂性私有 5. **在调用之前使用respondsToSelector:检查可选方法实现**以防止崩溃 6. **自定义协议中采用NSObject协议**，继承isEqual:、hash等基本对象方法 7. **优先选择协议组合而不是继承**来组合需求而不创建复杂的层次结构 8. **避免在类别中添加状态**，因为不支持实例变量；谨慎使用关联对象 9. **清晰地记录协议语义**超越签名以解释预期行为和使用合同 10. **使用唯一的类别名称**，通过添加项目或公司标识符前缀来防止名称冲突 ## 常见陷阱 1. **在类别中添加实例变量**是不可能的，并且会导致编译错误；如果需要，使用关联对象 2. **类别方法名称冲突** 在没有警告的情况下覆盖现有方法，导致细微的错误 3. **在调用之前不检查可选协议方法**会导致采用者不实现它们时崩溃 4. **忘记将协议标记为符合 NSObject** 会丢失像respondsToSelector这样的基本方法： 5. **过度使用关联对象**来表示类别中的状态会产生难以发现的错误和内存管理问题 6. **创建循环协议依赖**使得标头难以编译和组织 7. **在实现文件中实现时未在标头中声明协议一致性**会隐藏客户端的采用 8. **错误地使用协议作为弱类型**，因为不了解协议类型在没有显式存储的情况下不支持弱类型 9. **创建过于庞大的协议**，混合不相关的关注点违反了接口隔离原则 10. **如果初始化依赖于特定类别加载顺序，**假设类别加载顺序**可能会导致问题 ## 何时使用此技能在 iOS、macOS、watchOS 或 tvOS 应用程序中设计抽象、委托模式或数据源接口时使用协议。在扩展 NSString 或 UIColor 等系统类或跨多个文件组织大型类实现时应用类别。使用类扩展来隐藏公共标头中的私有实现细节、IBOutlet 和内部属性。在创建精确的类型需求时利用协议组合来组合多种功能而无需继承。对委托和数据源模式使用可选的协议方法，其中实现者应该只提供相关的回调。 ## 资源 * [使用协议]() * [自定义现有类]() * [Objective-C 运行时编程指南]() * [Cocoa 设计模式]() * [关联对象文档]()

Objective-C 协议和类别

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