【读书笔记】Objective-C编程之道:iOS设计设计模式解析(1)-原型模式

说在前面

在工作过程中，虽然有时会用到一些常见模式如工厂模式、单例模式、观察者模式等，但从来都没有系统地看过一本书，趁着现在时间比较充裕，学习一下《Objective-C编程之道:iOS设计设计模式解析》并在这里做些读书笔记，有些地方可能说得不尽人意，希望大家批评指出，互相学习。另外，有些图及语句会出自书本。

原型模式的定义

原型模式(Prototype)即应用于“复制”操作的模式，此模式最初定义在《设计模式》(Addison-Wesley,1994)，里面是这样定义的“使用原型实例指定创建对象的种类，并通过复制这个原型创建新的对象”。简单来理解就是根据这个原型创建新的对象，这种创建是指深复制，得到一份新的内存资源，而不是一个新的指针引用。

浅复制与深复制

非指针型实例变量没有浅复制与深复制之分，像布尔型、整型、浮点型。浅复制与深复制是针对指针型实例变量说的，浅复制就只是复制了指针到副本中，原始对象与副本共享内存数据；深复制就是把内存的资源也复制了，原始对象和副本分别对应自己的内存数据。下面的示意图左边为浅复制，右边为深复制。Cocoa Touch框架为NSObject的派生类提供了复制协议即NSCopying协议，NSObject子类需要实现其方法(id)copyWithZone:(NSZone
*)zone。NSObject有一个实例方法(id)copy，这个方法默认调用了[self copyWithZone:nil]，当然在里面你可以实现浅层复制，也可以实现深层复制。


             
             

原型模式类图

Prototype类中包括一个Clone方法，Client知道Prototype，调用其复制方法clone即可得到多个实例，不需要手工去创建这些实例。ConcretePrototype为Prototype的子类，实现自身的clone方法，如果Client通过调用ConcretePrototype的clone方法，将返回ConcretePrototype的实例。

例子

新建Prototype类，Prototype.h如下：

#import <Foundation/Foundation.h>

//Prototype使用了NSCopying协议，里面只有一个方法：- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone;
@interface Prototype : NSObject<NSCopying>

//设置一个属性，用来检测复制的变化
@property(nonatomic, strong) NSString *name;

@end

实现深复制，Prototype.m文件如下：

#import "Prototype.h"

@implementation Prototype

- (id)init
{
if (self = [super init])
{
//初始化Prototype类时，将name设置如下
self.name = @"My name is Prototype";
}

return self;
}

//实现NSCopying中的方法
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
//调用allocWithZone方法，复制一个新对象
return [[[self class] allocWithZone:zone] init];
}

@end

测试代码如下：

//创建Prototype实例 prototype
Prototype *prototype = [[Prototype alloc] init];
//输出prototype
NSLog(@"prototype:%@, name:%@", prototype, prototype.name);
//通过prototype深复制出一个新的对象prototypeCopy
Prototype *prototypeDeepCopy = [prototype copy];
//通过prototype直接赋值，其实就是复制了指针，属于浅复制，引用计数加1
Prototype *prototypeShallowCopy = prototype;
NSLog(@"prototypeShallowCopy:%@, name:%@", prototypeShallowCopy, prototypeShallowCopy.name);
//修改prototype
prototype.name = @"My name is new Prototype";
//输出prototypeDeepCopy
NSLog(@"prototype:%@, name:%@", prototype, prototype.name);
NSLog(@"prototypeDeepCopy:%@, name:%@", prototypeDeepCopy, prototypeDeepCopy.name);
NSLog(@"prototypeShallowCopy:%@, name:%@", prototypeShallowCopy, prototypeShallowCopy.name);

输出结果如下（省略时间及项目名）：

prototype:<Prototype: 0x71330d0>, name:My name is Prototype
prototypeShallowCopy:<Prototype: 0x71330d0>, name:My name is Prototype
prototype:<Prototype: 0x71330d0>, name:My name is new Prototype
prototypeDeepCopy:<Prototype: 0xc6138d0>, name:My name is Prototype
prototypeShallowCopy:<Prototype: 0x71330d0>, name:My name is new Prototype

结论

1、我们在copyWithZone:(NSZone *)zone实现了深复制，通过prototype复制得到prototypeDeepCopy，从输出结果来看，内存地址与prototype是不一样的，另外复制得到prototypeCopy后修改了prototype的name，对prototypeCopy的name值没有影响，可判断为深复制；

2、使用直接赋值得到的prototypeShallowCopy，内存地址与prototype一样，只是简单的指针复制，另外从修改了prototype的name值同时也影响了prototypeShallowCopy的name值也可以看出，这种为浅复制。

题外话

像NSString、NSDictionary这些类，本身已经实现了copyWithZone:(NSZone *)zone方法，直接使用如[NSString copy]调用即可。在复制后得到的副本，又可以分为可变副本(mutable copy)和不可变副本(immutable
copy)。通常在NSCopying协议规定的方法copyWithZone中返回不可变副本，在NSMutableCopying的mutableCopyWithZone方法中返回可变副本，然后调用copy和mutableCopy方法来得到副本。

NSDictionary类已经遵循NSCopying协议及NSMutableCopying协议，下面进行测试。

第一种情况：

NSDictionary *srcDic = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:@"value", @"key", nil];
NSDictionary *dicCopy = [srcDic copy];//注意这里用了copy
NSLog(@"srcDic:%p, %@", srcDic, srcDic);
NSLog(@"dicCopy:%p %@", dicCopy, dicCopy);

输出结果：

srcDic:0x8a73850, {
key = value;
}
dicCopy:0x8a73850 {
key = value;
}

结论：

由[srcDic copy]得到的dicCopy，两者内存地址一致，由于copy返回的是不可变副本，系统只生成一份内存资源，此时的copy只是浅复制，retain作用一样。

第二种情况：

NSDictionary *srcDic = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:@"value", @"key", nil];
NSDictionary *dicCopy = [srcDic mutableCopy];//注意这里使用了mutableCopy
NSLog(@"srcDic:%p, %@", srcDic, srcDic);
NSLog(@"dicCopy:%p %@", dicCopy, dicCopy);

输出结果：

srcDic:0x8938c50, {
key = value;
}
dicCopy:0x8938b60 {
key = value;
}

结论：

由[srcDic mutableCopy]得到的dicCopy，两者内存地址不一致，由于mutableCopy返回的是可变副本，系统生成了新的内存资源，此时的mutableCopy是深复制。疑问：那么如果srcDic是NSMutableDictionary类型而使用copy，又会怎么样呢？且看第三种情况。

第三种情况：

NSMutableDictionary *srcDic = [NSMutableDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:@"value", @"key", nil];
NSMutableDictionary *dicCopy = [srcDic copy];//注意这里对NSMutableDictionary进行copy操作
NSLog(@"srcDic:%p, %@", srcDic, srcDic);
NSLog(@"dicCopy:%p %@", dicCopy, dicCopy);
[dicCopy setObject:@"newValue" forKey:@"key"];//尝试修改dicCopy里面的值

输出情况：

srcDic:0x7144ea0, {
key = value;
}
dicCopy:0x71445c0 {
key = value;
}
[__NSDictionaryI setObject:forKey:]: unrecognized selector sent to instance 0x71445c0

结论：

由[srcDic mutableCopy]得到的dicCopy，两者内存地址不一致，即是copy对NSMutableDictionary类型进行了深复制，当尝试修改dicCopy里面的值时，发现报错了，修改不了，可以确定副本dicCopy是不可变副本。

总的结论

对于系统中已经实现的同时支持NSCopying协议和NSMutableCopying协议的，copy总是返回不可变副本，mutableCopy总是返回可变副本。