翻译自 Introducing iOS Design Patterns in Swift – Part 1/2 ,本教程 objc 版本的做者是 Eli Ganem ,由 Vincent Ngo 更新为 Swift 版本。html
妈蛋这文章太长了,再加上天天加班到10点多基本没时间,拖了10几天才完成。。。ios
说到设计模式,相信你们都不陌生,可是又有多少人知道它背后的真正含义?绝大多数程序员都知道设计模式十分重要,不过关于这个话题的文章却不是不少,开发者们在开发的时候有时也不太在乎设计模式方面的内容。git
设计模式针对软件设计中的常见问题,提供了一些可复用的解决方案,开发者能够经过这些模板写出易于理解且可以复用的代码。正确的使用设计模式能够下降代码之间的耦合度,从而很轻松的修改或者替换之前的代码。程序员
若是你对设计模式还很陌生,那么告诉你一个好消息!在 iOS 的开发过程当中,其实你不知不觉已经用了不少设计模式。这得益于 Cocoa 提供的框架和一些良好的编程习惯。接下来的这篇教程将会带你一块儿飞,去领略设计模式的魅力。github
整个教程分为两篇文章,经过整个系列的学习,咱们将会完成一个完整的应用,展现音乐专辑和专辑的相关信息。编程
经过这个应用,咱们会接触一些 Cocoa 中常见的设计模式:swift
嘿嘿嘿别愁眉苦脸的嘛,这篇文章不是什么长篇大论的理论知识,你会在开发应用的过程当中慢慢学会这些设计模式。设计模式
先来预览一下最终的结果:api
看起来仍是不错的,开始学习接下来的内容吧。勇敢的少年们,快来创造奇迹!数组
下载初始项目并解压,在 Xcode 中打开 BlueLibrarySwift.xcodeproj
项目文件。
项目中有三个地方须要注意一下:
ViewController
有两个 IBOutlet
,分别链接到了 UITableView
和 UIToolBar
上。
在 StoryBoard 上有三个组件设置了约束。最上面的是专辑的封面,封面下面是列举了相关专辑的列表,最下面是有两个按钮的工具栏,一个用来撤销操做,另外一个用来删除你选中的专辑。 StoryBoard 看起来是这个样子的:
HTTP
客户端类 (HTTPClient
) ,里面尚未什么内容,须要你去完善。注意:其实当你建立一个新的 Xcode 的项目的时候,你的代码里就已经有不少设计模式的影子了: MVC、委托、代理、单例 - 真是众里寻他千百度,得来全不费功夫。
在学习第一个设计模式以前,你须要建立两个类,用来存储和展现专辑数据。
建立一个新的类,继承 NSObject
名为 Album
,记得选择 Swift 做为编程语言而后点击下一步。
打开 Album.swift
而后添加以下定义:
var title : String! var artist : String! var genre : String! var coverUrl : String! var year : String!
这里建立了五个属性,分别对应专辑的标题、做者、流派、封面地址和出版年份。
接下来咱们添加一个初始化方法:
init(title: String, artist: String, genre: String, coverUrl: String, year: String) { super.init() self.title = title self.artist = artist self.genre = genre self.coverUrl = coverUrl self.year = year }
这样咱们就能够愉快的初始化了。
而后再加上下面这个方法:
func description() -> String { return "title: \(title)" + "artist: \(artist)" + "genre: \(genre)" + "coverUrl: \(coverUrl)" + "year: \(year)" }
这是专辑对象的描述方法,详细的打印了 Album
的全部属性值,方便咱们查看变量各个属性的值。
接下来,再建立一个继承自 UIView
的视图类 AlbumView.swift
。
在新建的类中添加两个属性:
private let coverImage: UIImageView! private let indicator: UIActivityIndicatorView!
coverImage
表明了封面的图片,indicator
则是在加载过程当中显示的等待指示器。
这两个属性都是私有属性,由于除了 AlbumView
以外,其余类没有必要知道他俩的存在。在写一些框架或者类库的时候,这种规范十分重要,能够避免一些误操做。
接下来给这个类添加初始化化方法:
required init(coder aDecoder: NSCoder) { super.init(coder: aDecoder) } init(frame: CGRect, albumCover: String) { super.init(frame: frame) backgroundColor = UIColor.blackColor() coverImage = UIImageView(frame: CGRectMake(5, 5, frame.size.width - 10, frame.size.height - 10)) addSubview(coverImage) indicator = UIActivityIndicatorView() indicator.center = center indicator.activityIndicatorViewStyle = .WhiteLarge indicator.startAnimating() addSubview(indicator) }
由于 UIView
听从 NSCoding
协议,因此咱们须要 NSCoder
的初始化方法。不过目前咱们没有 encode
和 decode
的必要,因此就把它放在那里就行,调用父类方法初始化便可。
在真正的初始化方法里,咱们设置了一些初始化的默认值。好比设置背景颜色默认为黑色,建立 ImageView
并设置了 margin
值,添加了一个加载指示器。
最终咱们再加上以下方法:
func highlightAlbum(#didHighlightView: Bool) { if didHighlightView == true { backgroundColor = UIColor.whiteColor() } else { backgroundColor = UIColor.blackColor() } }
这会切换专辑的背景颜色,若是高亮就是白色,不然就是黑色。
在继续下面的内容以前, Command + B
试一下确保没有什么问题,一切正常?那就开始第一个设计模式的学习啦!:]
Model-View-Controller
(缩写 MVC ) 是 Cocoa 框架的一部分,而且毋庸置疑是最经常使用的设计模式之一。它能够帮你把对象根据职责进行划分和归类。
做为划分依据的三个基本职责是:
Album
类。UIView
这个基类。在咱们的项目中就是 AlbumView
这个类。ViewController
这个类就是。若是你的项目遵循 MVC 的设计模式,那么各类对象要不是 Model ,要不是 View ,要不就是 Controller。固然在实际的开发中也能够灵活变化,好比结合具体业务使用 MVVM 结构给 ViewController
瘦瘦身,也是能够的。
三者之间的关系以下:
模型层通知控制器层任何数据的变化,而后控制器层会刷新视图层中的数据。视图层能够通知控制器层用户的交互事件,而后控制器会处理各类事件以及刷新数据。
你可能会感受奇怪:为何要把这三个东西分开来,而不能揉在一个类里呢?那样彷佛更简单一点嘛。
Naive.
之因此这样作,是为了将代码更好的分离和重用。理想状态下,视图层应当和模型层彻底分离。若是视图层不依赖任何模型层的具体实现,那么就能够很容易的被其余模型复用,用来展现不一样的数据。
举个例子,好比在将来咱们须要添加电影或者什么书籍,咱们依旧可使用 AlbumView
这个类做为展现。更久远点来讲,在之后若是你建立了一个新的项目而且须要用到和专辑相关的内容,你能够直接复用 Album
类由于它并不依赖于任何视图模块。这就是 MVC 的强大之处,三大元素,各司其职,减小依赖。
首先,你须要肯定你的项目中的每一个类都是三大基本类型中的一种:控制器、模型、视图。不要在一个类里糅合多个角色。目前咱们建立了 Album
类和 AlbumView
类是符合要求的,作得很好。
而后,为了确保你遵循这种模式,你最好建立三个项目分组来存放代码,分别是 Model、View、Controller,保持每一个类型的文件分别独立。
接下来把 Album.swift
拖到 Model
分组,把 AlbumView.swift
拖到 View
分组,而后把 ViewController.swift
拖到 Controller
分组中。
如今你的项目应该是这个样子:
如今你的项目已经有点样子了,再也不是各个文件颠沛流离居无定所了。显然你还会有其余分组和类,可是应用的核心就在这三个类里。
如今你的内容已经组织好了,接下来要作的就是获取专辑的数据。你将会建立一个 API 类来管理数据 - 这里咱们会用到下一个设计模式:单例模式。
单例模式确保每一个指定的类只存在一个实例对象,而且能够全局访问那个实例。通常状况下会使用延时加载的策略,只在第一次须要使用的时候初始化。
注意:在 iOS 中单例模式很常见,NSUserDefaults.standardUserDefaults()
、 UIApplication.sharedApplication()
、 UIScreen.mainScreen()
、 NSFileManager.defaultManager()
这些都是单例模式。
你可能会疑惑了:若是多于一个实例又会怎么样呢?代码和内存还没精贵到这个地步吧?
某些场景下,保持实例对象仅有一份是颇有意义的。举个例子,你的应用实例 (UIApplication
),应该只有一个吧,显然是指你的当前应用。还有一个例子:设备的屏幕 (UIScreen
) 实例也是这样,因此对于这些类的状况,你只想要一个实例对象。
单例模式的应用还有另外一种状况:你须要一个全局类来处理配置文件。咱们很容易经过单例模式实现线程安全的实例访问,而若是有多个类能够同时访问配置文件,那可就复杂多了。
能够看下这个图:
这是一个日志类,有一个属性 (是一个单例对象) 和两个方法 (sharedInstance()
和 init()
)。
第一次调用 sharedInstance()
的时候,instance
属性尚未初始化。因此咱们要建立一个新实例而且返回。
下一次你再调用 sharedInstance()
的时候,instance
已经初始化完成,直接返回便可。这个逻辑确保了这个类只存在一个实例对象。
接下来咱们继续完善单例模式,经过这个类来管理专辑数据。
注意到在咱们前面的截图里,分组中有个 API
分组,这里能够放那些提供后台服务的类。在这个分组中建立一个新的文件 LibraryAPI.swift
,继承自 NSObject
类。
在 LibraryAPI
里添加下面这段代码:
//1 class var sharedInstance: LibraryAPI { //2 struct Singleton { //3 static let instance = LibraryAPI() } //4 return Singleton.instance }
在这几行代码里,作了以下工做:
建立一个计算类型的类变量,这个类变量,就像是 objc 中的静态方法同样,能够直接经过类访问而不用实例对象。具体可参见苹果官方文档的 属性 这一章。
在类变量里嵌套一个 Singleton
结构体。
Singleton
封装了一个静态的常量,经过 static
定义意味着这个属性只存在一个,注意 Swift 中 static
的变量是延时加载的,意味着 Instance
直到须要的时候才会被建立。同时再注意一下,由于它是一个常量,因此一旦建立以后不会再建立第二次。这些就是单例模式的核心所在:一旦初始化完成,当前类存在一个实例对象,初始化方法就不会再被调用。
返回计算后的属性值。
注意:更多的单例模式实例能够看看 Github
上的这个示例,列举了单例模式的若干种实现方式。
你如今能够将这个单例做为专辑管理类的入口,接下来咱们继续建立一个处理专辑数据持久化的类。
新建 PersistencyManager.swift
并添加以下代码:
private var albums = [Album]()
在这里咱们定义了一个私有属性,用来存储专辑数据。这是一个可变数组,因此你能够很容易的增长或者删除数据。
而后加上一些初始化的数据:
override init() { //Dummy list of albums let album1 = Album(title: "Best of Bowie", artist: "David Bowie", genre: "Pop", coverUrl: "http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_david%20bowie_best%20of%20bowie.png", year: "1992") let album2 = Album(title: "It's My Life", artist: "No Doubt", genre: "Pop", coverUrl: "http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_no%20doubt_its%20my%20life%20%20bathwater.png", year: "2003") let album3 = Album(title: "Nothing Like The Sun", artist: "Sting", genre: "Pop", coverUrl: "http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_sting_nothing%20like%20the%20sun.png", year: "1999") let album4 = Album(title: "Staring at the Sun", artist: "U2", genre: "Pop", coverUrl: "http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_u2_staring%20at%20the%20sun.png", year: "2000") let album5 = Album(title: "American Pie", artist: "Madonna", genre: "Pop", coverUrl: "http://www.coversproject.com/static/thumbs/album/album_madonna_american%20pie.png", year: "2000") albums = [album1, album2, album3, album4, album5] }
在这个初始化方法里,咱们初始化了五张专辑。若是上面的专辑没有你喜欢的,你能够随意替换成你的菜:]
而后添加以下方法:
func getAlbums() -> [Album] { return albums } func addAlbum(album: Album, index: Int) { if (albums.count >= index) { albums.insert(album, atIndex: index) } else { albums.append(album) } } func deleteAlbumAtIndex(index: Int) { albums.removeAtIndex(index) }
这些方法可让你自由的访问、添加、删除专辑数据。
这时你能够运行一下你的项目,确保编译经过以便进行下一步操做。
此时你或许会感到好奇: PersistencyManager
好像不是单例啊?是的,它确实不是单例。不过不要紧,在接下来的外观模式章节,你会看到 LibraryAPI
和 PersistencyManager
之间的联系。
外观模式在复杂的业务系统上提供了简单的接口。若是直接把业务的全部接口直接暴露给使用者,使用者须要单独面对这一大堆复杂的接口,学习成本很高,并且存在误用的隐患。若是使用外观模式,咱们只要暴露必要的 API 就能够了。
下图演示了外观模式的基本概念:
API 的使用者彻底不知道这内部的业务逻辑有多么复杂。当咱们有大量的类而且它们使用起来很复杂并且也很难理解的时候,外观模式是一个十分理想的选择。
外观模式把使用和背后的实现逻辑成功解耦,同时也下降了外部代码对内部工做的依赖程度。若是底层的类发生了改变,外观的接口并不须要作修改。
举个例子,若是有一天你想换掉全部的后台服务,你只须要修改 API 内部的代码,外部调用 API 的代码并不会有改动。
如今咱们用 PersistencyManager
来管理专辑数据,用 HTTPClient
来处理网络请求,项目中的其余类不该该知道这个逻辑。他们只须要知道 LibraryAPI
这个“外观”就能够了。
为了实现外观模式,应该只让 LibraryAPI
持有 PersistencyManager
和 HTTPClient
的实例,而后 LibraryAPI
暴露一个简单的接口给其余类来访问,这样外部的访问类不须要知道内部的业务具体是怎样的,也不用知道你是经过 PersistencyManager
仍是 HTTPClient
获取到数据的。
大体的设计是这样的:
LibraryAPI
会暴露给其余代码访问,可是 PersistencyManager
和 HTTPClient
则是不对外开放的。
打开 LibraryAPI.swift
而后添加以下代码:
private let persistencyManager: PersistencyManager private let httpClient: HTTPClient private let isOnline: Bool
除了两个实例变量以外,还有个 Bool
值: isOnline
,这个是用来标识当前是否为联网状态的,若是是联网状态就会去网络获取数据。
咱们须要在 init
里面初始化这些变量:
override init() { persistencyManager = PersistencyManager() httpClient = HTTPClient() isOnline = false super.init() }
HTTPClient
并不会直接和真实的服务器交互,只是用来演示外观模式的使用。因此 inOnline
这个值咱们一直设置为 false
。
接下来在 LibraryAPI.swift
里添加以下代码:
func getAlbums() -> [Album] { return persistencyManager.getAlbums() } func addAlbum(album: Album, index: Int) { persistencyManager.addAlbum(album, index: index) if isOnline { httpClient.postRequest("/api/addAlbum", body: album.description()) } } func deleteAlbum(index: Int) { persistencyManager.deleteAlbumAtIndex(index) if isOnline { httpClient.postRequest("/api/deleteAlbum", body: "\(index)") } }
看一下 addAlbum(_:index:)
这个方法,先更新本地缓存,而后若是是联网状态还须要向服务器发送网络请求。这即是外观模式的强大之处:若是外部文件想要添加一个新的专辑,它不会也不用去了解内部的实现逻辑是怎么样的。
注意:当你设计外观的时候,请务必牢记:使用者随时可能直接访问你的隐藏类。永远不要假设使用者会遵循你当初的设计作事。
运行一下你的应用,你能够看到两个空的页面和一个工具栏:最上面的视图用来展现专辑封面,下面的视图展现数据列表。
你须要在屏幕上展现专辑数据,这是就该用下一种设计模式了:装饰者模式。
装饰者模式能够动态的给指定的类添加一些行为和职责,而不用对原代码进行任何修改。当你须要使用子类的时候,不妨考虑一下装饰者模式,能够在原始类上面封装一层。
在 Swift 里,有两种方式实现装饰者模式:扩展 (Extension) 和委托 (Delegation)。
扩展是一种十分强大的机制,可让你在不用继承的状况下,给已存在的类、结构体或者枚举类添加一些新的功能。最重要的一点是,你能够在你没有访问权限的状况下扩展已有类。这意味着你甚至能够扩展 Cocoa 的类,好比 UIView
或者 UIImage
。
举个例子,在编译时新加的方法能够像扩展类的正常方法同样执行。这和装饰器模式有点不一样,由于扩展不会持有扩展类的对象。
想象一下这个场景,咱们须要在下面这个列表里展现数据:
专辑标题从哪里来? Album
自己是个 Model
对象,因此它不该该负责如何展现数据。你须要一些额外的代码添加展现数据的逻辑,可是为了保持 Model
的干净,咱们不该该直接修改代码,由于这样不符合单一职责原则。 Model
层最好就是负责纯粹的数据结构,若是有数据的操做能够放到扩展中完成。
接下来咱们会建立一个扩展,扩展示有的 Album
类,在扩展里定义了新的方法,返回更适合 UITableView
展现用的数据结构。
数据的结构大概是这样:
新建一个 Swift 文件:AlbumExtensions
,在里面添加以下扩展:
extension Album { func ae_tableRepresentation() -> (titles:[String], values:[String]) { return (["Artist", "Album", "Genre", "Year"], [artist, title, genre, year]) } }
在方法的前面有个 ae_
前缀,是 AlbumExtension
的缩写,这样有利于和类的原有方法进行区分,避免使用的时候产生冲突。如今不少还在维护中的第三方库都已经改为了这个风格。
注意:类是能够重写父类方法的,可是在扩展里不能够。扩展里的方法和属性不能和原始类里的方法和属性冲突。
思考一下这个设计模式的强大之处:
Album
里的属性。Album
类添加了内容可是并无继承它,事实上,使用继承来扩展业务也能够实现同样的功能。Album
的数据展现在 UITableView
里,并且不用修改源码。装饰者模式的另外一种实现方案是委托。在这种机制下,一个对象能够和另外一个对象相关联。好比你在用 UITableView
,你必须实现 tableView(_:numberOfRowsInSection:)
这个委托方法。
你不该该期望 UITableView
知道你有多少数据,这是个应用层该解决的问题。因此,数据相关的计算应该经过 UITableView
的委托来解决。这样可让 UITableView
和数据层分别独立。视图层就负责显示数据,你递过来什么我就显示什么。
下面这张图很好的解释了 UITableView
的工做过程:
UITableView
的工做仅仅是展现数据,可是最终它须要知道本身要展现那些数据,这时就能够向它的委托询问。在 objc 的委托模式里,一个类能够经过协议来声明可选或者必须的方法。
看起来彷佛继承而后重写必须的方法来的更简单一点。可是考虑一下这个问题:继承的结果一定是一个独立的类,若是你想让某个对象成为多个对象的委托,那么子类这招就行不通了。
注意:委托模式十分重要,苹果在 UIKit 中大量使用了该模式,基本上随处可见。
打开 ViewController.swift
文件,添加以下私有变量:
private var allAlbums = [Album]() private var currentAlbumData : (titles:[String], values:[String])? private var currentAlbumIndex = 0
在 viewDidLoad
里面加入以下内容:
override func viewDidLoad() { super.viewDidLoad() //1 self.navigationController?.navigationBar.translucent = false currentAlbumIndex = 0 //2 allAlbums = LibraryAPI.sharedInstance.getAlbums() // 3 // the uitableview that presents the album data dataTable.delegate = self dataTable.dataSource = self dataTable.backgroundView = nil view.addSubview(dataTable!) }
对上面三个部分进行拆解:
关闭导航栏的透明效果
经过 API 获取全部的专辑数据,记住,咱们使用外观模式以后,应该从 LibraryAPI
获取数据,而不是 PersistencyManager
。
你能够在这里设置你的 UITablweView
,在这里声明了 UITableView
的 delegate
是当前的 ViewController
。事实上你用了 XIB 或者 StoryBoard ,能够直接在可视化的页面里拖拽完成。
接下来添加一个新的方法用来更方便的获取数据:
func showDataForAlbum(albumIndex: Int) { // defensive code: make sure the requested index is lower than the amount of albums if (albumIndex < allAlbums.count && albumIndex > -1) { //fetch the album let album = allAlbums[albumIndex] // save the albums data to present it later in the tableview currentAlbumData = album.ae_tableRepresentation() } else { currentAlbumData = nil } // we have the data we need, let's refresh our tableview dataTable!.reloadData() }
showDataForAlbum()
这个方法获取最新的专辑数据,当你想要展现新数据的时候,你须要调用 reloadData()
这个方法,这样 UITableView
就会向委托请求数据,好比有多少个 section
有多少个 row
之类的。
在 viewDidLoad
里面调用上面的方法:
self.showDataForAlbum(currentAlbumIndex)
这样应用一启动就会去加载当前的专辑数据。由于 currentAlbumIndex
的默认值是 0 ,因此一开始会默认显示第一章专辑的信息。
接下来咱们该去完善 DataSource
的协议方法了。你能够直接把委托方法写在类里面,固然若是你想让你的代码看起来更整洁一点,则能够放在扩展里。
在文件底部添加以下方法,注意必定要放在类定义的大括号外面,由于这两个家伙不是类定义的一部分,它们是扩展:
extension ViewController: UITableViewDataSource { } extension ViewController: UITableViewDelegate { }
上面就是实现委托的方法 - 你能够把协议想象成是与委托之间的约定,只要你实现了约定的方法,就算是实现了委托。在咱们的代码中, ViewController
须要遵照 UITableViewDataSource
和 UITableViewDelegate
的协议。这样 UITableView
才能确保必要的委托方法都已经实现了。
在 UITableViewDataSource
对应的那个扩展里加上以下方法:
func tableView(tableView: UITableView, numberOfRowsInSection section: Int) -> Int { if let albumData = currentAlbumData { return albumData.titles.count } else { return 0 } } func tableView(tableView: UITableView, cellForRowAtIndexPath indexPath: NSIndexPath) -> UITableViewCell { var cell:UITableViewCell = tableView.dequeueReusableCellWithIdentifier("Cell", forIndexPath: indexPath) as UITableViewCell if let albumData = currentAlbumData { cell.textLabel?.text = albumData.titles[indexPath.row] if let detailTextLabel = cell.detailTextLabel { detailTextLabel.text = albumData.values[indexPath.row] } } return cell }
tableView(_:numberOfRowsInSection:)
返回须要展现的行数,和存储的数据中的 title 的数目相同。
tableView(_:cellForRowAtIndexPath:)
建立而且返回了一个单元格,上面有标题和对应的值。
注意:你能够把这些方法直接加在类声明里面,也能够放在扩展里,编译器不会去管数据源到底在哪里,只要能找到对应的方法就能够了。而咱们之因此这样作,是为了方便其余人阅读。
此时再构建项目,你能够看到以下内容:
是的,显示成功啦!目前的项目源码在这里:BlueLibrarySwift-Part1,若是遇到什么问题你能够下载下来对比一下。
下一张咱们会继续设计模式的内容,敬请期待!
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