iOS 开发常见设计模式解析 | 创建型模式

单例模式

定义

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

类图

单例类(Singleton)定义一个实例化类操作，允许客户通过该操作访问唯一实例。

实践

Cocoa 框架中，UIApplication / UIAccelerometer / NSFileManager 等类均实现为单例类。通过 GCD 多线程框架可以方便的创建一个单例：

+ (instancetype)sharedinstance {
    static dispatch_once_t oncetoken；
    static SingletonClass *sharedinstance；
    dispatch_once(&oncetoken, ^{
        if (!sharedinstance){
            sharedinstance = [[SingletonClass alloc] init];
        }
    });
    return sharedinstance;
}

效果

客户何时及怎样访问该单例将被控制。
是对全局变量的一个改进。

原型模式

定义

用原型实例指定创建对象的种类，并通过拷贝这个原型来创建新的对象。

类图

客户让一个原型克隆自身从而创建一个新对象，原型(Prototype)声明一个克隆自身接口，具体原型(ConcretePrototype)实现克隆自身操作。

实践

iOS 编程中，经常涉及深拷贝和浅拷贝的概念。浅拷贝时，拷贝中的成员变量和原型中的成员是共享指针的，而实现深拷贝，则还要依次克隆对象的实例变量。使 NSObject 的子类实现深拷贝，先遵从<NSCopying>协议，再实现copyWithZone方法，如AFNetworking框架中，所有类都实现了<NSCopying>中的协议方法，如：

- (instancetype)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    AFMultipartBodyStream *bodyStreamCopy = [[[self class] allocWithZone: zone] 
	                                              initWithStringEncoding: self.stringEncoding];
    for (AFHTTPBodyPart *bodyPart in self.HTTPBodyParts) {
        [bodyStreamCopy appendHTTPBodyPart: [bodyPart copy]];
    }
    [bodyStreamCopy setInitialAndFinalBoundaries];
    return bodyStreamCopy;
}

以上的实现将 AFMultipartBodyStream 类中的HTTPBodyParts成员也进行了拷贝。

效果

运行时增加或删除产品原型。
实现为浅拷贝，改变值以指定一个新的对象。
实现为深拷贝，改变结构以指定一个新的对象。

工厂方法

定义

定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化，使一个类的实例化延迟到其子类。

类图

当类无法决定或希望子类决定创建何种对象的时候，使用该模式。抽象创建者(Creator)声明工厂方法，返回一个产品(Product)类型的对象。具体创建者继承抽象创建者，重写工厂方法以返回一个具体产品实例。工厂方法创建的对象可以拥有一组共同的行为。

实践

以 NSNumber 为例，它的类方法[NSNumber numberWithBool: Yes]是一个类工厂方法，会返回 NSNumber 的子类 NSCFBoolean 的一个实例；[NSNumber numberWithFloat: .2]会得到 NSCFNumber 的一个实例。这些子类有共同的行为接口如-intValue / -boolValue等。

效果

工厂方法不再与特定应用有关的类绑定。

抽象工厂

定义

提供一个创建一系列相关或互相依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类。

类图

抽象工厂(AbstractFactory)可以是父类，也可以是协议，它们定义了工厂方法。创建多系列产品时，需要多个不同子类具体工厂(ConcreteFactory)，在子类工厂中覆写并实现抽象工厂定义的工厂方法，以生产不同的元素(ProductA / ProductB)。

实践

该模式在 Cocoa 框架中被实现为类簇，有很多基础类如 NSData / NSString / NSArray / NSDictionary / NSNumber 等均按该模式设计。如 NSNumber 类本身是抽象工厂，NSCFBoolean / NSCFNumber 是具体工厂子类。-intValue和-boolValue方法就是根据实际对象返回内部值的工厂方法。

效果

分离了具体的类，将创建对象的责任和过程进行封装，与客户类分离。
利于产品一致性，通过一致的接口得到同一系列的对象。
灵活转变产品，只需改变具体工厂，即可使用不同的产品配置。
难以支持新种类产品，难以拓展抽象工厂接口。

生成器模式

定义

将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。

类图

该模式把构建对象涉及的类分解成：客户-指导者-生成器(Client-Director-Builder)，把构建中”what”和”how”分离。指导者(Director)类仅仅定义构建何种对象的方法(what)，通过把建造请求发送给生成器(Builder)，而把具体的逐步构建过程和细节(how)交给生成器。

实践

在 Facebook 的 Pop 动画框架中，创建一个可动画属性的过程如下所示：

POPAnimatableProperty *prop = [POPAnimatableProperty propertyWithName: @"com.foo.radio.volume"
                                                          initializer: ^(POPMutableAnimatableProperty *prop) {
    // read value
    prop.readBlock = ^(id obj, CGFloat values[]) {
        values[0] = [obj volume];
    };
    // write value
    prop.writeBlock = ^(id obj, const CGFloat values[]) {
        [obj setVolume: values[0]];
    };
    // dynamics threshold
    prop.threshold = 0.01;
}];
anim.property = prop;

这里创建POPAnimatableProperty的方法，参数 initializer 即一个生成器(builder)，把逐步构建复杂对象的过程交给 Block 处理。

效果

改变一个产品的内部表示时，所要做的只是定义一个新的生成器。
将构造代码和表现代码分离。
对构造过程进行更精细的控制。