设计模式之代理模式

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在项目中我们经常会用到代理的设计模式，这是iOS中一种消息传递的方式，也可以通过这种方式来传递一些参数

一．iOS消息传递方式

在iOS中有很多种消息传递方式，这里先简单介绍一下各种消息传递方式。

1）通知：在iOS中由通知中心进行消息接收和消息广播，是一种一对多的消息传递方式。

2）代理：是一种通用的设计模式，iOS中对代理支持的很好，由代理对象、委托者、协议三部分组成。

3）block：iOS4.0中引入的一种回调方法，可以将回调处理代码直接写在block代码块中，看起来逻辑清晰代码整齐。

4）target action：通过将对象传递到另一个类中，在另一个类中将该对象当做target的方式，来调用该对象方法，从内存角度来说和代理类似。

5）KVO：全称KeyValueObserving，是苹果提供的一套事件通知机制。允许对象监听另一个对象特定属性的改变，并在改变时接收到事件。由于KVO的实现机制，所以对属性才会发生作用，一般继承自NSObject的对象都默认支持KVO。

二．代理的基本使用

1.代理的组成

代理是一种通用的设计模式，在iOS中对代理设计模式支持的很好，有特定的语法来实现代理模式，OC语言可以通过 @Protocol实现协议。

代理由三部分组成：

1）协议：用来指定双方可以做什么，必须做什么。

2）代理：根据指定的协议，完成委托方需要实现的功能。

3）委托：根据指定的协议，指定代理去完成什么功能。

2.协议的概念（Protocol）

从上图中我们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，我会在后续文章中顺带讲一下协议中定义属性。

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。

// 当前协议继承了2个协议，这样其它两个协议的方法列表都会被继承过来
@protocol LoginProtocol <NSObject,UITableViewDataSource,UITableViewDelegate>

- (void)userLoginWithUsername:(NSString *)username password:(NSString *)password;

@end

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。

// 判断代理对象是否实现这个方法，没有实现会导致崩溃
if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(userLoginWithUsername:password:)]) {
    [self.delegate userLoginWithUsername:self.username.text password:self.password.text];
} 

基于以上概念我们应该明白对于协议的理解，以前很多的开发者依旧保留在委托-代理等于协议等认知上。然而前者依赖于后者的实现，而后者即便不通过前者也能完成抽象解耦的工作。

3.代理实例讲解

先定义一个协议类，来定义公共协议：

@protocol LoginProtocol <NSObject>

@optional
- (void)userLoginWithUsername:(NSString *)username password:(NSString *)password;

@end

定义委托类，这里简单实现了一个用户登录功能，将用户登录后的账号密码传递出去，由代理来处理具体登录细节：

#import <UIKit/UIKit.h>
#import "LoginProtocol.h"
/**
 *  当前类是委托类。用户登录后，让代理对象去实现登录的具体细节，委托类不需要知道其中实现的具体细节。
 */
@interface LoginViewController : UIViewController
// 通过属性来设置代理对象
@property (nonatomic, weak) id<LoginProtocol> delegate;
@end

实现部分：

@implementation LoginViewController
- (void)loginButtonClick:(UIButton *)button {
  // 判断代理对象是否实现这个方法，没有实现会导致崩溃
  if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(userLoginWithUsername:password:)]) {
      // 调用代理对象的登录方法，代理对象去实现登录方法
      [self.delegate userLoginWithUsername:self.username.text password:self.password.text];
  }
}

代理方，实现具体的登录流程，委托方不需要知道实现细节：

// 遵守登录协议
@interface ViewController () <LoginProtocol>
@end

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    LoginViewController *loginVC = [[LoginViewController alloc] init];
    loginVC.delegate = self;
    [self.navigationController pushViewController:loginVC animated:YES];
}

/**
 *  代理方实现具体登录细节
 */
- (void)userLoginWithUsername:(NSString *)username password:(NSString *)password {
    NSLog(@"username : %@, password : %@", username, password);
}

三．代理的使用原理

1.代理实现流程

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由代理方完成，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。

2.代理内存管理

为什么我们设置代理属性都用weak呢？

我们定义的指针默认都是__strong类型的，而属性本质上也是一个成员变量和set、get方法构成的，strong类型的指针会造成强引用，必定会影响一个对象的生命周期，这也就会形成循环引用。

上图中，由于代理对象使用强引用指针，引用创建的委托方LoginVC对象，并且成为LoginVC的代理。这就会导致LoginVC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LoginVC对象的delegate属性，设置为弱引用属性。这样在代理对象生命周期存在时，可以正常为我们工作，如果代理对象被释放，委托方和代理对象都不会因为内存释放导致的Crash。

用weak、assign来修饰代理对象有什么不一样的结果？第一种在代理对象被释放后不会导致崩溃，而第二种会导致崩溃。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修饰吧，比较安全。

四．代理应用

1. 页面跳转

页面跳转过程中数据的回调，比如页面A -> B，B -> 过程中数据的回调；

2. 处理事件响应

控制器中添加自定义视图的时候，一般点击自定义视图触发的事件，需要委托控制器响应处理，这个时候用委托代理设计模式是一个比较好的选择之一；

3. 控制器瘦身

例如我们经常用到的控制器UITableView，我们将UITableView的delegate和DataSource单独拿出来，由一个代理对象类进行控制，只将必须控制器处理的逻辑传递给控制器处理。UITableView的数据处理、展示逻辑和简单的逻辑交互都由代理对象去处理，和控制器相关的逻辑处理传递出来，交由控制器来处理，这样控制器的工作少了很多，而且耦合度也大大降低了。这样一来，我们只需要将需要处理的工作交由代理对象处理，并传入一些参数即可。

参考：https://www.jianshu.com/p/2113ffe54b30

五.代理和 block 的选择

在iOS中的回调方法有很多，而代理和block功能更加相似，都是直接进行回调，那我们应该用哪个呢，或者说哪个更好呢？

（1）多个消息传递，应该使用delegate。在有多个消息传递时，用delegate实现更合适，看起来也更清晰。block就不太好了，这个时候block反而不便于维护，而且看起来非常臃肿，很别扭。
例如UIKit的UITableView中有很多代理如果都换成block实现，我们脑海里想一下这个场景，这里就不用代码写例子了.....那简直看起来不能忍受。

（2）一个委托对象的代理属性只能有一个代理对象，如果想要委托对象回调多个代理对象应该用block。（这里主要是针对于对象内部属性不会对block进行引用的情况下，否则再调用同一个方法也会造成重新赋值问题）。

上面图中代理1可以被设置，代理2和代理3设置的时候被划了叉，是因为这个步骤是错误的操作。我们上面说过，delegate只是一个保存某个代理对象的地址，如果设置多个代理相当于重新赋值，只有最后一个设置的代理才会被真正赋值。

这里的block不是应用于声明在.h文件中属性回调的，主要是应用于方法回调的。例如现在有如下情况需要回调，用block可以但是用设置delegate的方式就不行了：“假设有block回调对象downloadImage类，同一个downloadImage对象带有block回调的方法，在多个类或多个地方进行回调，这种情况就更佳适合用block的方式了。“每调用一次方法就可以在block回调代码块中，进行自己的操作，比代理的方式更佳强大。

（3）单例对象最好不要用delegate。单例对象由于始终都只是同一个对象，如果使用delegate，就会造成我们上面说的delegate属性被重新赋值的问题，最终只能有一个对象可以正常响应代理方法。

（4）代理更加面相过程，block则更面向结果。从设计模式的角度来说，代理更佳面向过程，而block更佳面向结果。例如我们使用NSXMLParserDelegate代理进行XML解析，NSXMLParserDelegate中有很多代理方法，NSXMLParser会不间断调用这些方法将一些转换的参数传递出来，这就是NSXMLParser解析流程，这些通过代理来展现比较合适。而例如一个网络请求回来，就通过success、failure代码块来展示就比较好。

（5）从性能上来说，block的性能消耗要略大于delegate，因为block会涉及到栈区向堆区拷贝等操作，时间和空间上的消耗都大于代理。而代理只是定义了一个方法列表，在遵守协议对象的objc_protocol_list中添加一个节点，在运行时向遵守协议的对象发送消息即可。

六．非正式协议

在iOS2.0之前还没有引入@Protocol正式协议之前，实现协议的功能主要是通过给NSObject添加Category的方式。这种通过Category的方式，相对于iOS2.0之后引入的@Protocol，就叫做非正式协议。

正如上面所说的，非正式协议一般都是以NSObject的Category的方式存在的。由于是对NSObject进行的Category，所以所有基于NSObject的子类，都接受了所定义的非正式协议。对于@Protocol来说编译器会在编译期检查语法错误，而非正式协议则不会检查是否实现。

非正式协议中没有@Protocol的@optional和@required之分，和@Protocol一样在调用的时候，需要进行判断方法是否实现。

// 由于是使用的Category，所以需要用self来判断方法是否实现
if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(userLoginWithUsername:password:)]) {
    [self.delegate userLoginWithUsername:self.username.text password:self.password.text];
}

在iOS早期也使用了大量非正式协议，例如CALayerDelegate就是非正式协议的一种实现，非正式协议本质上就是Category。

@interface NSObject (CALayerDelegate)
- (void)displayLayer:(CALayer *)layer;
- (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx;
- (void)layoutSublayersOfLayer:(CALayer *)layer;
- (nullable id<CAAction>)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event;
@end