根类和 Objective-C 对象

在类层次中，根类不自其他类继承，而类层次中的所有其他类最终都是继承自根类的。NSObject 是 Objective-C 类层次中的根类。其他类从 NSObject 继承了 Objective-C 运行时系统的基本接口。这些类的实例从 NSObject 衍生出它们作为 Objective-C 对象的基本特性。

对于 NSObject 实例本身来说，除了是一个简单的对象外，没有其他实质作用。要给您的程序添加任何特定的属性和逻辑，您创建的一个或多个类，必须从 NSObject 继承，或者从任何其他直接或间接继承自 NSObject 的类来继承。

NSObject 采用 NSObject 协议，该协议声明的一些附加方法是所有对象的接口所共用的。此外，NSObject.h（该头文件包含 NSObject 的类定义）包含对 NSCopying、NSMutableCopying 和 NSCoding 协议的声明。当一个类采用这些协议时，它使用对象拷贝和对象编码功能来增加基本对象的行为。模型类（这些类的实例封装和管理应用程序的数据）经常采用对象拷贝和对象编码协议。

NSObject 类及相关协议定义的方法，用于创建对象、导航继承链、询问对象的特征和功能、比较对象、拷贝对象和对对象进行编码。本文章后面的章节描述了绝大多数这些任务的基本要求。

按照对象进行思考

在运行时，每个应用程序都是一个由互相合作的对象组成的网络；这些对象相互通信以完成应用程序的工作。每个对象扮演一个角色，负责至少一项任务，并连接到起码一个另外的对象。（孤立的对象没有多少价值。）如下图所示，对象网络中的对象同时包含框架对象和应用程序对象。应用程序对象是自定子类的实例，通常属于框架超类。一个对象网络的通称为对象图。

您通过引用在对象之间建立这些连接或关系。引用有多种语言形式，其中包括实例变量、全局变量，甚至局部变量（在有限的范围内）。关系可以是一对一或一对多，可以表达主从关系或父子关系的概念。这些关系是一个对象访问其他对象、与其他对象通信或控制其他对象的一种手段。被引用的对象成为消息的自然接收者。

应用程序中对象之间的消息传递，对于应用程序的功能连贯性至关重要。就像管弦乐队中的音乐家，应用程序中的每个对象都各自有其角色和特定的行为表现，共同组成了一个应用程序。一个对象可能会显示椭圆表面对轻按操作作出响应，或者管理一组包含数据的对象，或者协调应用程序生命周期中的主要事件。但是为了实现它的作用，它必须能够与其他对象通信。它必须能够发送消息给应用程序中的其他对象，或者能够接收来自其他对象的消息。

对于强耦合对象（即通过直接引用建立相互连接的对象），发送消息轻而易举。但是对于松耦合对象（也就是说，在对象图中相隔很远），应用程序不得不寻找其他的通信方式。Cocoa Touch 和 Cocoa 框架具有许多机制和技巧，使得松耦合对象之间能够通信（正如下图所示）。这些机制和技巧，全部基于设计模式（您稍后将会学到更多内容），使得有效地构建稳固的和可扩展的应用程序成为可能。

创建对象

创建对象时，您通常会先分配再初始化。尽管这是两个分离的步骤，但它们却是紧密相连的。很多类还可以让您通过调用一个类工厂方法来创建对象。

- (id)initFileURLWithPath:(NSString *)path isDirectory:(BOOL)isDir

NSURL *aURL = [[NSURL alloc] initFileURLWithPath:NSTemporaryDirectory() isDirectory:YES];

- (id)initWithFormat:(NSString *)format, ...;

+ (id)stringWithFormat:(NSString *)format, ...;

NSString *myString = [NSString stringWithFormat:@"Customer:%@", self.record.customerName];

管理对象图以避免内存泄漏

Objective-C 程序中的对象可构成对象图：即通过每个对象与其他对象的关系，或对其他对象的引用，而构成的一个对象网络。对象具有的引用可以是一对一或一对多（通过集对象）。对象图很重要，因为它是对象存在多久的一个要素。编译器检查对象图中的引用强度，并在合适的地方添加保留和释放消息。

您通过基本 C 和 Objective-C 结构（如全局变量、实例变量和局部变量）在对象之间形成引用。其中每个结构都附带有隐含的作用范围；例如，被局部变量引用的对象的作用范围，正是声明它的函数块。同样重要的是，对象之间的引用还有强弱之分。强引用表示从属关系；引用对象拥有被引用的对象。弱引用则暗示引用对象不拥有被引用的对象。一个对象的寿命是由它被强引用多少次来决定的。只要对象还存在强引用，就不会释放该对象。

默认情况下，Objective-C 中的引用是强引用。这通常是件好事，让编译器能够管理对象的运行时长，这样对象就不会在您使用时被释放。但是，一不小心，对象之间的强引用会形成一个不能断开的引用链，如下图左侧所示。这种不间断链可以导致运行时不释放任何对象，因为每个对象都具有强引用。结果，强引用循环可导致程序发生内存泄漏。

对于图中的对象，如果断开 A 和 B 之间的引用，则包含 B、C、D 和 E 的子图形将“永远”存在，因为这些对象通过强引用循环绑定在一起。通过引入 E 至 B 的弱引用，您断开了此强引用循环。

对强引用循环的解决之道，在于明智地使用弱引用。运行时同时跟踪对象的弱引用和强引用。一个对象未被强引用时，该对象将被释放，对该对象的所有弱引用都会设定为 nil。对于变量（全局、实例和局部），请在变量名称前面使用 __weak 限定符，以将引用标记为弱。有关属性，请使用 weak 选项。您应该将弱引用用于以下种类的引用：

• 委托

  @property(weak) id delegate;

  您将在“设计模式”文章“采用设计模式使您的应用程序合理化”中了解有关委托和目标的信息。

• 未引用顶级对象的 Outlet

  @property(weak) IBOutlet NSString *theName;

  Outlet 是对象之间的连接（或引用），归档在串联图或 nib 文件中，且在应用程序载入该串联图或 nib 文件时得到恢复。串联图或 nib 文件中顶级对象（通常是窗口、视图、视图控制器或其他控制器）的 outlet 应该为 strong（默认值，因此无标记）。

• 目标

  (void)setTarget:(id __weak)target

• 在块内对 self 的引用

  __block typeof(self) tmpSelf = self;

  [self methodThatTakesABlock:^ {

  [tmpSelf doSomething];

  }];

  一个块对它所捕捉的变量构成强引用。如果在块内使用 self，该块对 self 构成强引用。因此，如果 self 也具有对该块的强引用（通常都有），将产生强引用循环。要避免循环，您需要在块外创建对 self 的 weak（或 __block）引用，如以上例子所示。

对象可变性的管理

可变对象是指在创建后，可以更改其状态的对象。您通常通过属性或存取方法进行更改。不可变对象是指在创建后，不可以更改其封装状态的对象。您从 Objective-C 框架的大多数类所创建的实例是可变的，还有少数是不可变的。不可变对象具有以下好处：

• 不可变对象被使用时，其值不会意外更改。

• 对于许多对象而言，如果不可变，可提高其应用性能。

在 Objective-C 框架中，不可变类的实例通常用来封装离散的或缓冲的一组值，如数组和字符串。这些类通常具有可变变体，其名称包含“Mutable”。例如，有 NSString 类（不可变）和 NSMutableString 类。请注意，封装离散值的部分不可变对象（如 NSNumber 或 NSDate）没有可变类变体。

当您期望以增量方式频繁地更改对象的内容时，应使用可变对象，而不使用不可变变体。如果从框架接收到一个对象，其类型被定为不可变对象，请遵循该返回类型；请勿尝试更改该对象。

创建和使用值对象

值对象是指封装了基本值（属于 C 数据类型）且提供与该值相关的服务的对象。值对象以对象形式表示标量类型。Foundation 框架向您提供了以下类（这些类产生对象，用于字符串、二进制数据、日期与时间、数字以及其他值）：

• NSString 和 NSMutableString

• NSData 和 NSMutableData

• NSDate

• NSNumber

• NSValue

值对象在 Objective-C 编程中很重要。您会频繁遇到这些对象，作为应用程序调用的方法和函数的参数和返回值。通过传递值对象，同一框架的不同部分以至不同的框架都可交换数据。因为值对象表示标量值，您可以在集 (collections) 中使用它们，也可以在任何需要对象的地方使用它们。但是，对象值除这些共性和由此产生的必然性之外，它们在其封装的基本类型上还具有另一项优势：它们让您能采用简单但高效的方式，对封装的值执行某些操作。例如，NSString 类具有用于搜索和替换子字符串、将字符串写入文件或（首选）URL 以及构建文件系统路径的方法。

有时，使用基本类型（即类型为 int（整型）、float 等的值）更高效、更直接。这种情况的一个主要例子是计算数值。因此，NSNumber 和 NSValue 对象在框架方法中，较少用作参数和返回值。但是，许多框架声明了它们自己的数值数据类型，并将这些类型用于参数和返回值；例如 NSInteger 和 CGFloat。您应该在合适的地方使用框架定义的这些类型，因为它们有助于让您的代码不拘泥于底层平台。

int n = 5; // Value assigned to primitive type

NSNumber *numberObject = [NSNumber numberWithInt:n]; // Value object created from primitive type

int y = [numberObject intValue]; // Encapsulated value obtained from value object (y == n)

NSURL *theURL = // Code that creates a file URL from a string path...

NSData *theData = [[NSData alloc] initWithContentsOfURL:theURL];

// use theData...

[theData writeToURL:theURL atomically:YES];

NSString *greeting = [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello, %@!", nameString];

// Create the string "My String" plus carriage return.

NSString *myString = @"My String\n";

// Create the formatted string "1 String".

NSString *anotherString = [NSString stringWithFormat:@"%d %@", 1, @"String"];

// Create an Objective-C string from a C string.

NSString *fromCString = [NSString stringWithCString:"A C string" encoding:NSASCIIStringEncoding];

NSNumber *myIntValue    = @32;

NSNumber *myDoubleValue = @3.22346432;

NSNumber *myBoolValue = @YES;

NSNumber *myCharValue = @'V';

NSNumber *myFloatValue = @3.2F

NSDate *now = [NSDate date]; // 1

NSCalendar *calendar = [[NSCalendar alloc] initWithCalendarIdentifier:NSGregorianCalendar]; // 2

[calendar setTimeZone:[NSTimeZone systemTimeZone]]; // 3

NSDateComponents *dc = [calendar components:(NSHourCalendarUnit|NSMinuteCalendarUnit|

    NSSecondCalendarUnit) fromDate:now];  // 4

NSLog(@"The time is %d:%d:%d", [dc hour], [dc minute], [dc second]); // 5

创建和使用集

集 (collection) 是一个对象，它以特定方式储存其他对象，并且允许客户端访问那些对象。您通常将集作为方法和函数的参数进行传递，且通常获取集作为方法和函数的返回值。集经常包含值对象，但可以包含任何类型的对象。大多数集都具有对其包含的对象的强引用。

Foundation 框架有几种类型的集，但其中有三种在 Cocoa Touch 和 Cocoa 编程中尤其重要：数组 (array)、字典 (dictionary) 和集合 (set)。这些集的类具有不可变变体和可变变体。可变集允许您添加和移除对象，而不可变集仅可包含用来创建该集的那些对象。所有集都允许您枚举其内容——换言之，允许您依次检查它所包含的每个对象。

不同类型的集采用不同的方式组织它们所包含的对象：

• NSArray 和 NSMutableArray——数组是多个对象的有序集。通过在数组中指定对象的位置（即索引）来访问对象。数组中首个元素的索引是 0（零）。

• NSDictionary 和 NSMutableDictionary——字典将其条目储存为键－值对；键是一个唯一标识符，通常是字符串，而值则是您要储存的对象。通过指定键，您可以访问该对象。

• NSSet 和 NSMutableSet——集合储存一组无序对象，其中每个对象仅出现一次。一般是将测试或过滤器应用到集合中的对象，来访问这些集合中的对象。

由于其储存、访问和性能特征，一种集可能比另一种集更适合某个特定任务。

通过调用 NSArray 和 NSDictionary 的方法，或使用特殊的 Objective-C 容器字面常量和下标技巧，您可以创建数组和字典，并访问其包含的值。以下章节描述了这两种方法。

// Compose a static array of string objects

NSString *objs[3] = {@"One", @"Two", @"Three"};

// Create an array object with the static array

NSArray *arrayOne = [NSArray arrayWithObjects:objs count:3];

// Create an array with a nil-terminated list of objects

NSArray *arrayTwo = [[NSArray alloc] initWithObjects:@"One", @"Two", @"Three", nil];

NSArray *myArray = @[ @"Hello World", @67, [NSDate date] ];

NSString *theString = [arrayTwo objectAtIndex:1]; // returns second object in array

id theObject = myArray[1];

NSArray *myArray = // get array

for (NSString *cityName in myArray) {

    if ([cityName isEqualToString:@"Cupertino"]) {

        NSLog(@"We're near the mothership!");

        break;

    }

}

NSArray *myArray = // get array

[myArray enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {

    if ([obj isEqual:@"Cupertino"]) {

        NSLog(@"We're near the mothership!");

        *stop = YES;

    }

}];

NSMutableArray *myMutableArray = [NSMutableArray arrayWithCapacity:1];

NSDate *today = [NSDate date];

myMutableArray[0] = today;

// First create an array of keys and a complementary array of values

NSArray *keyArray = [NSArray arrayWithObjects:@"IssueDate", @"IssueName", @"IssueIcon", nil];

NSArray *valueArray = [NSArray arrayWithObjects:[NSDate date], @"Numerology Today",

    self.currentIssueIcon, nil];

// Create a dictionary, passing in the key array and value array

NSDictionary *dictionaryOne = [NSDictionary dictionaryWithObjects:valueArray forKeys:keyArray];

// Create a dictionary by alternating value and key and terminating with nil

NSDictionary *dictionaryTwo = [[NSDictionary alloc] initWithObjectsAndKeys:[NSDate date],

    @"IssueDate", @"Numerology Today", @"IssueName", self.currentIssueIcon, @"IssueIcon", nil];

NSDictionary *myDictionary = @{

   @"name" :NSUserName(),

   @"date" :[NSDate date],

   @"processInfo" :[NSProcessInfo processInfo]

};

NSDate *date = [dictionaryTwo objectForKey:@"IssueDate"];

NSString *theName = myDictionary[@"name"];

NSMutableDictionary *mutableDict = [[NSMutableDictionary alloc] init];

mutableDict[@"name"] = @"John Doe";

- (void)touchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {

    UITouch *theTouch = [touches anyObject];

    // handle the touch...

}

运行时验证对象功能

内省是 Objective-C 和 NSObject 类的强大且实用的功能，使您能在运行时了解有关对象的某些东西。您因此可避免代码出错，例如将消息发送到无法识别它的对象，或者误以为对象从一个给定的类继承。

对象会在运行时透露三种重要信息：

• 它是否是特定类或其子类的实例

• 它是否响应消息

• 它是否遵守协议

static int sum = 0;

for (id item in myArray) {

    if ([item isKindOfClass:[NSNumber class]]) {

        int i = (int)[item intValue];

        sum += i;

    }

}

if ([item respondsToSelector:@selector(setState:)]){

    [item setState:[self.arcView.font isBold] ?NSOnState :NSOffState];

}

- (void) setDelegate:(id __weak) obj {

    NSParameterAssert([obj conformsToProtocol:

        @protocol(SubviewTableViewControllerDataSourceProtocol)]);

    delegate = obj;

}

比较对象

您可以使用 isEqual: 方法比较两个对象。让接收消息的对象与传入的对象进行比较；如果相同，该方法返回 YES。例如：

BOOL objectsAreEqual = [obj1 isEqual:obj2];

if (objectsAreEqual) {

    // do something...

}

请注意，对象相等与对象相同是有分别的。对于后者，请使用相同运算符 == 测试两个变量是否指向同一个实例。

当您比较同一个类的两个对象时，到底在比较什么？这取决于类。根类 NSObject 将指针相等用作比较基础。任何级别的子类都可覆盖其超类的实现，以让比较基于类特定标准，如对象状态。例如，如果一个假设的 Person 对象和另一个 Person 对象的名字、姓氏和出生日期属性都相符，则这两个对象可能相等。

Foundation 框架的值和集类，声明的比较方法为 isEqualToType: 格式，其中 Type 是类类型减去 NS 前缀，如 isEqualToString: 和 isEqualToDictionary:。此比较方法会假定传入的对象属于给定类型，否则会引发异常。

拷贝对象

您通过将 copy 消息发送给对象，以制作对象的副本。

NSArray *myArray = [yourArray copy];

要拷贝，接收对象的类必须遵守 NSCopying 协议。如果想要对象可供拷贝，必须采用并实施此协议的 copy 方法。

有时，当您想要确保对象的状态在使用时不会更改，会拷贝从程序的其他地方获取的对象。

拷贝行为是特定于某一个类的，具体取决于实例的特定性质。大多数类实现深拷贝，即复制所有实例变量和属性；部分类（如集类）实现浅拷贝，即仅复制对这些实例变量和属性的引用。

具有可变变体和不可变变体的类也声明 mutableCopy 方法，来创建对象的可变副本。例如，如果在 NSString 对象上调用 mutableCopy，您会获得 NSMutableString 的实例。