Effective Objective-C 2.0：编写高质量iOS与OS X代码的52个有效方法

《Effective Objective-C 2.0：编写高质量iOS与OS X代码的52个有效方法》是C++开发大师Scott Meyers亲自担当顾问编辑的“Effective Software Development Series”系列丛书中的新作。从语法、接口与API设计、内存管理、框架等7大方面总结和探讨了Objective-C编程中52个鲜为人知和容易被忽视的特性与陷阱。书中包含大量实用范例代码，为编写易于理解、便于维护、易于扩展和高效的Objective-C应用提供了解决方案。
《Effective Objective-C 2.0：编写高质量iOS与OS X代码的52个有效方法》共7章。第1章通论与Objective-C的核心概念相关的技巧；第2章讲述的技巧与面向对象语言的重要特征（对象、消息和运行期）相关；第3章介绍的技巧与接口和API设计相关；第4章讲述协议与分类相关的技巧；第5章介绍内存管理中易犯的错误以及如何避免犯这些错误；第6章介绍块与大中枢派发相关的技巧；第7章讲解使用Cocoa和Cocoa Touch系统框架时的相关技巧。

Matt Galloway，资深软件开发工程师，精通移动应用程序的开发与设计，毕业于英国剑桥大学，咨询公司Swipe Stack Ltd.的创始人。经常在Stack Overflow网站（stackoverflow.com）上回答与Objective-C、iOS和Mac编程相关的问题，经验非常丰富。

爱飞翔，资深软件开发工程师，擅长Web开发、移动开发和游戏开发，有10余年开发经验，曾主导和参与了多个手机游戏和手机软件项目的开发，经验十分丰富。他对极限编程、设计模式、重构、测试驱动开发、敏捷软件开发等也有较深入的研究，目前负责敏捷移动开发网的运营。

译者序

前言

致谢

第1章熟悉Objective-C

第1条：了解Objective-C语言的起源

第2条：在类的头文件中尽量少引入其他头文件

第3条：多用字面量语法，少用与之等价的方法

第4条：多用类型常量，少用#define预处理指令

第5条：用枚举表示状态、选项、状态码

第2章对象、消息、运行期

第6条：理解"属性"这一概念

第7条：在对象内部尽量直接访问实例变量

第8条：理解"对象等同性"这一概念

第9条：以"类族模式"隐藏实现细节

第10条：在既有类中使用关联对象存放自定义数据

第11条：理解objc_msgSend的作用

第12条：理解消息转发机制

第13条：用"方法调配技术"调试"黑盒方法"

第14条：理解"类对象"的用意

第3章接口与API设计

第15条：用前缀避免命名空间冲突

第16条：提供"全能初始化方法"

第17条：实现description方法

第18条：尽量使用不可变对象

第19条：使用清晰而协调的命名方式

第20条：为私有方法名加前缀

第21条：理解Objective-C错误模型

第22条：理解NSCopying协议

第4章协议与分类

第23条：通过委托与数据源协议进行对象间通信

第24条：将类的实现代码分散到便于管理的数个分类之中

第25条：总是为第三方类的分类名称加前缀

第26条：勿在分类中声明属性

第27条：使用"class-continuation分类"隐藏实现细节

第28条：通过协议提供匿名对象

第5章内存管理

第29条：理解引用计数

第30条：以ARC简化引用计数

第31条：在dealloc方法中只释放引用并解除监听

第32条：编写"异常安全代码"时留意内存管理问题

第33条：以弱引用避免保留环

第34条：以"自动释放池块"降低内存峰值

第35条：用"僵尸对象"调试内存管理问题

第36条：不要使用retainCount

第6章块与大中枢派发

第37条：理解"块"这一概念

第38条：为常用的块类型创建typedef

第39条：用handler块降低代码分散程度

第40条：用块引用其所属对象时不要出现保留环

第41条：多用派发队列，少用同步锁

第42条：多用GCD，少用performSelector系列方法

第43条：掌握GCD及操作队列的使用时机

第44条：通过Dispatch Group机制，根据系统资源状况来执行任务

第45条：使用dispatch_once来执行只需运行一次的线程安全代码

第46条：不要使用dispatch_get_current_queue

第7章系统框架

第47条：熟悉系统框架

第48条：多用块枚举，少用for循环

第49条：对自定义其内存管理语义的collection使用无缝桥接

第50条：构建缓存时选用NSCache而非NSDictionary

第51条：精简initialize与load的实现代码

第52条：别忘了NSTimer会保留其目标对象

第1章

熟悉Objective-C

Objective-C通过一套全新语法，在C语言基础上添加了面向对象特性。Objective-C的语法中频繁使用方括号，而且不吝于写出极长的方法名，这通常令许多人觉得此语言较为冗长。其实这样写出来的代码十分易读，只是C++或Java程序员不太能适应。

Objective-C语言学起来很快，但有很多微妙细节需注意，而且还有许多容易为人所忽视的特性。另一方面，有些开发者并未完全理解或是容易滥用某些特性，导致写出来的代码难于维护且不易调试。本章讲解基础知识，后续各章谈论语言及其相关框架中的各个特定话题。

第1条：了解Objective-C语言的起源

Objective-C与C++、Java等面向对象语言类似，不过很多方面有所差别。若是用过另一种面向对象语言，那么就能理解Objective-C所用的许多范式与模板了。然而语法上也许会显得陌生，因为该语言使用“消息结构”（messagingstructure）而非“函数调用”（functioncalling）。Objective-C语言由Smalltalk演化而来，后者是消息型语言的鼻祖。消息与函数调用之间的区别看上去就像这样：

//Messaging(Objective-C)

Object*obj=[Objectnew];

[objperformWith:parameter1and:parameter2];

//Functioncalling(C++)

Object*obj=newObject;

obj->perform(parameter1,parameter2);

关键区别在于：使用消息结构的语言，其运行时所应执行的代码由运行环境来决定；而使用函数调用的语言，则由编译器决定。如果范例代码中调用的函数是多态的，那么在运行时就要按照“虚方法表”（virtualtable）来查出到底应该执行哪个函数实现。而采用消息结构的语言，不论是否多态，总是在运行时才会去查找所要执行的方法。实际上，编译器甚至不关心接收消息的对象是何种类型。接收消息的对象问题也要在运行时处理，其过程叫做“动态绑定”（dynamicbinding），第11条会详述其细节。

Objective-C的重要工作都由“运行期组件”（runtimecomponent）而非编译器来完成。使用Objective-C的面向对象特性所需的全部数据结构及函数都在运行期组件里面。举例来说，运行期组件中含有全部内存管理方法。运行期组件本质上就是一种与开发者所编代码相链接的“动态库”（dynamiclibrary），其代码能把开发者编写的所有程序粘合起来。这样的话，只需更新运行期组件，即可提升应用程序性能。而那种许多工作都在“编译期”（compiletime）完成的语言，若想获得类似的性能提升，则要重新编译应用程序代码。

Objective-C是C的“超集”（superset），所以C语言中的所有功能在编写Objective-C代码时依然适用。因此，必须同时掌握C与Objective-C这两门语言的核心概念，方能写出高效的Objective-C代码来。其中尤为重要的是要理解C语言的内存模型（memorymodel），这有助于理解Objective-C的内存模型及其“引用计数”（referencecounting）机制的工作原理。若要理解内存模型，则需明白：Objective-C语言中的指针是用来指示对象的。想要声明一个变量，令其指代某个对象，可用如下语法：

NSString*someString=@“Thestring”;

这种语法基本上是照搬C语言的，它声明了一个名为someString的变量，其类型是NSString*。也就是说，此变量为指向NSString的指针。所有Objective-C语言的对象都必须这样声明，因为对象所占内存总是分配在“堆空间”（heapspace）中，而绝不会分配在“栈”（stack）上。不能在栈中分配Objective-C对象：

NSStringstackString;

//error:interfacetypecannotbestaticallyallocated

someString变量指向分配在堆里的某块内存，其中含有一个NSString对象。也就是说，如果再创建一个变量，令其指向同一地址，那么并不拷贝该对象，只是这两个变量会同时指向此对象：

NSString*someString=@“Thestring”;

NSString*anotherString=someString;

只有一个NSString实例，然而有两个变量指向此实例。两个变量都是NSString*型，这说明当前“栈帧”（stackframe）里分配了两块内存，每块内存的大小都能容下一枚指针（在32位架构的计算机上是4字节，64位计算机上是8字节）。这两块内存里的值都一样，就是NSString实例的内存地址。

许多人认为Objective-C这门语言芜杂、笨拙、别扭，但笔者却看到其雅致、灵活、美观的一面。然而，为了领略这些优点，大家不仅要掌握基础知识，还要理解语言中的特性、陷阱及繁难之处。本书正是要讲述这些内容。

关于本书

本书假定读者已经熟悉了Objective-C的语法，所以不再赘述。笔者要讲的是怎样完全发挥这门语言的优势，以编写出良好的代码。由于其源自Smalltalk，所以Objective-C是一门相当动态的语言。在其他语言中，许多工作都由编译器来完成；而在Objective-C中，则要于“运行期”（runtime）执行。于是，在测试环境下能正常运行的函数到了工作环境中，也许就会因为处理了无效数据而不能正确执行。避免此类问题的最佳方案当然是一开始就把代码写好。

严格地说，许多话题与Objective-C的核心部分并无关联。本书要谈到系统库中的技术，例如libdispatch库的“大中枢派发”（GrandCentralDispatch）等。因为当前所说的Objective-C开发就是指开发MacOSX或iOS应用程序，所以，书中也要提及Foundation框架中的许多类，而不仅仅是其基类NSObject。不论开发MacOSX程序还是iOS程序，都无疑会用到系统框架，前者所用的各框架统称为Cocoa，后者则叫CocoaTouch。

随着iOS的兴起，许多开发者都涌入Objective-C开发阵营。有的程序员初学编程，有的具备Java或C++基础，还有的则是网页开发者出身。为了能高效运用Objective-C，无论是哪种情况，你都必须花时间研究这门语言，从而写出执行迅速、便于维护、不易出错的代码来。

尽管这本书只用6个月就写好了，但是其酝酿过程却长达数年。笔者某天心血来潮，买了个iPodTouch，等到第一版SDK发布之后，就决定开发个程序玩玩。我做的第一个“应用程序”叫“SubnetCalc”，其下载量比预想中要多。于是我确信，以后要和这个美妙的语言结缘了。从此就一直研究Objective-C，并定期在自己的网站上发表博文。我对该语言的内部工作原理，诸如“块”（block）、“自动引用计数”（AutoReferenceCount，ARC）等特别感兴趣。于是，在有机会写作一本讲Objective-C的书时，自然就当仁不让了。

为使本书物尽其用，笔者建议大家跳读，直接翻到最感兴趣或与当前工作有关的章节来看。可以分开阅读每条技巧，也可以按其中所引用的条目跳至其他话题，互相参照。相关技巧归并成章，读者可根据各章标题快速找到谈及某个语言特性的数条技巧。

目标读者

本书面向那些有志于深入研究Objective-C的开发者，帮助其编写便于维护、执行迅速且不易出错的代码。如果你目前还不是Objective-C程序员，但是会用Java或C++这样面向对象的语言，那么仍可阅读此书。在这种情况下，应先了解Objective-C的语法。

本书主要内容

本书不打算讲Objective-C语言的基础知识，在许多教材和参考资料中都能找到那些内容。本书要讲的是如何高效运用这门语言。书中内容分为若干条目，每条都是一小块易于理解的文字。这些条目按其所谈话题组织为如下各章。

第1章：熟悉Objective-C

通论该语言的核心概念。

第2章：对象、消息、运行期

对象之间能够关联与交互，这是面向对象语言的重要特征。本章讲述这些特征，并深入研究代码在运行期的行为。

第3章：接口与API设计

很少有那种写完就不再复用的代码。即使代码不向更多人公开，也依然有可能用在自己的多个项目中。本章讲解如何编写与Objective-C搭配得宜的类。

第4章：协议与分类

协议与分类是两个需要掌握的重要语言特性。若运用得当，则可令代码易读、易维护且少出错。本章将帮助读者精通这两个概念。

第5章：内存管理

Objective-C语言以引用计数来管理内存，这令许多初学者纠结，要是用过以“垃圾收集器”（garbagecollector）来管理内存的语言，那么更会如此。“自动引用计数”机制缓解了此问题，不过使用时有很多重要的注意事项，以确保对象模型正确，不致内存泄漏。本章提醒读者注意内存管理中易犯的错误。

第6章：块与大中枢派发

苹果公司引入了“块”这一概念，其语法类似于C语言扩展中的“闭包”（closure）。在Objective-C语言中，我们通常用块来实现一些原来需要很多样板代码才能完成的事情，块还能实现“代码分离”（codeseparation）。“大中枢派发”（GrandCentralDispatch，GCD）提供了一套用于多线程环境的简单接口。“块”可视为GCD的任务，根据系统资源状况，这些任务也许能并发执行。本章将教会读者如何充分运用这两项核心技术。

第7章：系统框架

大家通常会用Objective-C来开发MacOSX或iOS程序。在这两种情况下都有一套完整的系统框架可供使用，前者名为Cocoa，后者名为CocoaTouch。本章将总览这些框架，并深入研究其中某些类。

致谢

在问到是否愿意写一本Objective-C的书时，我立刻兴奋起来。读过了Effective系列其他书后，我意识到要想写好这本Objective-C书籍可真是个挑战。然而在众人协助之下，这本书终于和大家见面了。

书中好些灵感都源自许多专述Objective-C的精彩博文。笔者要感谢博文作者MikeAsh、MattGallagher及“bbum”等人。多年来，这些博客帮助我更深地理解了Objective-C语言。在编撰本书时，NSHipster及MatttThompson所写的优秀文章也启迪了我的思路。还要感谢苹果公司提供了极为有用的开发文档。

在供职于MXTelecom期间，得良师益友之助，我学到了许多知识，若没有这段经历，恐怕就无法完成此书了。感谢MatthewHodgson，令我有机会以一套成熟的C++代码库为基础，开发出公司首个iOS应用程序，在该项目中学到的本领为我参与后续项目打下了基础。

感谢历年来保持联系的各位同仁。大家时而切磋技艺，时而把酒言欢，这对我写作本书来说都是种帮助。

与培生集团旗下团队的合作相当愉快。TrinaMacDonald、OliviaBasegio、ScottMeyers及ChrisZahn都在需要时给我以帮助与鼓励。诸位为我提供了专心写书的工具，并回答了必要的问题。

笔者同技术编辑合作得也非常融洽，你们给了我莫大的帮助。仰赖严格的审校，方能使本书内容臻于完美。诸位在检查书稿时认真细致的态度，也令人称赞。

最后我要说，此书能问世，爱妻Helen的理解与支持必不可少。准备动笔那天，我们的第一个孩子降生了，真正开始写作是在几天之后。Helen与Rosie伴我顺利写完这本书，你们俩真棒！