29、Swift网络开发与设计模式应用

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#Swift # 网络开发 # RSNetworking2

Swift网络开发与设计模式应用

1. 网络连接检测与类型判断

在进行网络开发时，首先需要检测网络连接并判断连接类型。获取 SCNetworkReachabilityRef 引用后，可使用 SCNetworkReachabilityGetFlags() 函数从中检索 SCNetworkReachabilityFlags 枚举。

graph TD;
    A[获取SCNetworkReachabilityRef引用] --> B[检索SCNetworkReachabilityFlags枚举];
    B --> C[检测连接];
    C --> D{主机是否可达};
    D -- 否 --> E[返回NONETWORK];
    D -- 是 --> F{是否需要建立连接};
    F -- 是 --> E;
    F -- 否 --> G{是否为蜂窝网络};
    G -- 是 --> H[返回MOBILE3GNETWORK];
    G -- 否 --> I[返回WIFINETWORK];

通过按位与运算符 & 来判断主机是否可达以及是否需要先建立连接。若可达标志为 false 或需要先建立连接，则返回 NONETWORK ；若能连接到主机，再次检查网络可达性标志，若为蜂窝网络则返回 MOBILE3GNETWORK ，否则返回 WIFINETWORK 。对于开发连接互联网中其他设备或服务的应用，建议将此功能封装到标准库中，以便定期检查网络连接和连接类型。

2. RSNetworking2网络库介绍

RSNetworking2是一个完全用Swift编写的网络库，可在GitHub（https://github.com/hoffmanjon/RSNetworking2 ）上找到。它基于苹果强大的URL加载系统构建，主要设计目标是让使用Swift编写应用的开发者能够轻松、快速地添加强大的异步网络请求。

RSNetworking2有三种使用方式：
- RSURLRequest ：提供简单接口，用于向服务发起单个GET请求。
- RSTransaction和RSTransactionRequest ：可用于发起GET和POST请求，且便于向服务发起多个请求。
- Extensions ：为 UIImageView 和 UIButton 类提供扩展，用于从URL动态加载图像并在加载后插入到相应类中。

2.1 RSURLRequest API

使用RSURLRequest API发起GET请求时，只需提供URL和要发送到服务的参数。该API暴露了四个函数：
| 函数名 | 功能 |
| ---- | ---- |
| dataFromURL(url: NSURL, completionHandler handler: RSNetworking.dataFromURLCompletionClosure) | 从URL检索 NSData 对象，是其他三个函数的基础。 |
| stringFromURL(url: NSURL, completionHandler handler: RSNetworking.stringFromURLCompletionClosure) | 从URL检索 NSString 对象，先调用 dataFromURL() 获取 NSData 对象，再转换为 NSString 对象。 |
| dictionaryFromJsonURL(url: NSURL, completionHandler handler: RSNetworking.dictionaryFromURLCompletionClosure) | 从URL检索 NSDictionary 对象，要求URL返回的数据为JSON格式。 |
| imageFromURL(url: NSURL, completionHandler handler: RSNetworking.imageFromURLCompletionClosure) | 从URL检索 UIImage 对象，先调用 dataFromURL() 获取 NSData 对象，再转换为 UIImage 对象。 |

以下是使用RSURLRequest API向苹果iTunes搜索API发起请求的示例：

func rsURLRequestExample() {
    var client = RSURLRequest()

    if let testURL = NSURL(string:"https://itunes.apple.com/search?term=jimmy+buffett&media=music") {
        client.dictionaryFromJsonURL(testURL, completionHandler: resultsHandler)   
    }
}

var resultsHandler:RSURLRequest.dictionaryFromURLCompletionClosure = {
    var response = $0
    var responseDictionary = $1
    var error = $2
    if error == nil {
        let res = "results"
        if let results = responseDictionary[res] as? NSArray {
            print(results[0])
        }
        else {
            print("Problem with data")
        }
    }
    else {
        print("Error : \(error)")
    }
}

在这个示例中，首先创建 RSURLRequest 类的实例和 NSURL 类的实例，由于iTunes搜索API返回JSON格式的数据，所以使用 dictionaryFromJsonURL() 方法发起请求。调用该方法时，传递要连接的URL和完成处理程序，处理程序会在服务返回信息并转换为 NSDictionary 对象后被调用。

2.2 RSTransaction和RSTransactionRequest API

RSTransaction 和 RSTransactionRequest 类允许配置事务并使用该事务向服务发起请求。

RSTransaction 类定义事务，暴露四个属性和一个初始化器：
- TransactionType ：定义HTTP请求方法，有GET、POST和UNKNOWN三种类型，只有GET和POST会实际发送请求。
- baseURL ：请求使用的基础URL，如https://itunes.apple.com 。
- path ：添加到基础URL的路径，如search。
- parameters ：包含要发送到服务的参数的字典。
- 初始化器 ： init(transactionType: RSTransactionType, baseURL: String, path: String, parameters: [String: String]) 用于初始化 RSTransaction 类。

RSTransactionRequest 类构建并发送请求，暴露四个函数：
| 函数名 | 功能 |
| ---- | ---- |
| dataFromRSTransaction(transaction: RSTransaction, completionHandler handler: RSNetworking.dataFromRSTransactionCompletionCompletionClosure) | 从 RSTransaction 类定义的服务中检索 NSData 对象，是其他三个函数的基础。 |
| stringFromRSTransaction(transaction: RSTransaction, completionHandler handler: RSNetworking.stringFromRSTransactionCompletionCompletionClosure) | 从服务中检索 NSString 对象，先调用 dataFromRSTransaction() 获取 NSData 对象，再转换为 NSString 对象。 |
| dictionaryFromRSTransaction(transaction: RSTransaction, completionHandler handler: RSNetworking.dictionaryFromRSTransactionCompletionCompletionClosure) | 从服务中检索 NSDictionary 对象，要求URL返回的数据为JSON格式。 |
| imageFromRSTransaction(transaction: RSTransaction, completionHandler handler: RSNetworking.imageFromRSTransactionCompletionCompletionClosure) | 从服务中检索 UIImage 对象，先调用 dataFromRSTransaction() 获取 NSData 对象，再转换为 UIImage 对象。 |

以下是使用这两个类向苹果iTunes搜索API发起GET请求的示例：

func rsTransactionExample() {
    let rsRequest = RSTransactionRequest()
    //First request
    let rsTransGet = RSTransaction(transactionType: RSTransactionType.GET, baseURL: "https://itunes.apple.com", path: "search", parameters: ["term":"jimmy+buffett", "media":"music"])
    rsRequest.dictionaryFromRSTransaction(rsTransGet, completionHandler: resultsHandler)

    //Second request  
    rsTransGet.parameters = ["term":"jim", "media":"music"]
    rsRequest.dictionaryFromRSTransaction(rsTransGet, completionHandler: resultsHandler)
}

在这个示例中，先创建 RSTransactionRequest 类的实例，再使用 RSTransaction 初始化器创建 RSTransction 类的实例并定义事务属性，最后使用 dictionaryFromRSTransaction() 方法发起请求。由于这些是异步请求，连续发起两个请求时，无法保证哪个请求先返回。

2.3 Extensions

RSNetworking2为 UIImageView 和 UIButton 类提供扩展，允许从URL加载图像并在加载后添加到相应类中，还可设置占位图像。这两个类的扩展都暴露了四个新方法：
- setImageForURL(url: NSString, placeHolder: UIImage) ：将 UIImageView 或 UIButton 的图像设置为占位图像，然后异步从URL下载图像，下载完成后替换占位图像。
- setImageForURL(url: NSString) ：异步从URL下载图像，下载完成后设置为 UIImageView 或 UIButton 的图像。
- setImageForRSTransaction(transaction:RSTransaction, placeHolder: UIImage) ：将 UIImageView 或 UIButton 的图像设置为占位图像，然后异步从 RSTransaction 对象下载图像，下载完成后替换占位图像。
- setImageForRSTransaction(transaction:RSTransaction) ：异步从 RSTransaction 对象下载图像，下载完成后设置为 UIImageView 或 UIButton 的图像。

以下是使用 UIImageView 扩展从互联网下载并显示图像的示例：

let url = "http://is4.mzstatic.com/image/pf/us/r30/Features/2a/b7/da/dj.kkirmfzh.100x100-75.jpg"
if let iView: UIImageView = imageView, image = UIImage(named: "loading") {
    iView.setImageForURL(url, placeHolder: image)
}

在这个示例中，先定义图像的URL，验证 imageView 变量是否为 UIImageView 类的实例，创建占位图像，然后使用 setImageForURL() 扩展方法下载并显示图像。

3. Swift中的设计模式

设计模式在软件开发中具有重要意义，虽然《设计模式：可复用面向对象软件的元素》早在1994年就已出版，但近年来才受到更多关注。很多有经验的开发者在未意识到的情况下已经使用过一些设计模式。在开发中，掌握主要设计模式的概念以及它们要解决的问题十分关键，这样在遇到相应问题时就能应用合适的模式。

3.1 设计模式相关概念

在深入了解具体设计模式之前，需要先明白一些基础概念。
- 引用类型和值类型的区别 ：引用类型指向内存中的同一个对象实例，多个引用可以指向同一个对象，一个引用的修改会影响其他引用；值类型则是复制一份数据，每个实例都有自己独立的数据副本，修改一个实例不会影响其他实例。
- 设计模式的定义 ：设计模式是针对反复出现的问题所总结出的通用解决方案，它提供了一种经过验证的架构和编程方式，有助于提高代码的可维护性、可扩展性和可复用性。

设计模式主要分为三大类，分别是创建型、结构型和行为型。下面我们将详细介绍如何在Swift中实现一些常见的设计模式。

3.2 创建型设计模式

创建型设计模式主要用于对象的创建过程，帮助我们更灵活、更高效地创建对象。这里将介绍构建器模式、工厂方法模式和单例模式。

构建器模式（Builder Pattern） ：构建器模式允许我们将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。在Swift中，我们可以通过创建一个构建器类来实现。例如，假设我们要创建一个包含多个属性的 User 对象：

class User {
    var name: String
    var age: Int
    var address: String

    init(name: String, age: Int, address: String) {
        self.name = name
        self.age = age
        self.address = address
    }
}

class UserBuilder {
    private var name: String = ""
    private var age: Int = 0
    private var address: String = ""

    func setName(_ name: String) -> UserBuilder {
        self.name = name
        return self
    }

    func setAge(_ age: Int) -> UserBuilder {
        self.age = age
        return self
    }

    func setAddress(_ address: String) -> UserBuilder {
        self.address = address
        return self
    }

    func build() -> User {
        return User(name: name, age: age, address: address)
    }
}

// 使用构建器创建User对象
let user = UserBuilder()
   .setName("John")
   .setAge(30)
   .setAddress("123 Main St")
   .build()

在这个例子中， UserBuilder 类负责构建 User 对象，通过链式调用方法设置对象的属性，最后调用 build() 方法创建 User 对象。

工厂方法模式（Factory Method Pattern） ：工厂方法模式定义了一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。在Swift中，我们可以通过定义一个工厂协议和具体的工厂类来实现。例如，我们有一个 Shape 协议和不同的形状类：

protocol Shape {
    func draw()
}

class Circle: Shape {
    func draw() {
        print("Drawing a circle")
    }
}

class Square: Shape {
    func draw() {
        print("Drawing a square")
    }
}

protocol ShapeFactory {
    func createShape() -> Shape
}

class CircleFactory: ShapeFactory {
    func createShape() -> Shape {
        return Circle()
    }
}

class SquareFactory: ShapeFactory {
    func createShape() -> Shape {
        return Square()
    }
}

// 使用工厂方法创建形状对象
let circleFactory = CircleFactory()
let circle = circleFactory.createShape()
circle.draw()

let squareFactory = SquareFactory()
let square = squareFactory.createShape()
square.draw()

在这个例子中， ShapeFactory 协议定义了创建 Shape 对象的接口， CircleFactory 和 SquareFactory 类分别实现了该协议，负责创建具体的形状对象。

单例模式（Singleton Pattern） ：单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在Swift中，实现单例模式非常简单，只需要使用静态属性即可。例如：

class Singleton {
    static let shared = Singleton()
    private init() {}
}

// 使用单例对象
let singletonInstance = Singleton.shared

在这个例子中， Singleton 类的 shared 属性是一个静态常量，它是 Singleton 类的唯一实例。通过将构造函数设为私有，确保外部无法直接创建新的实例。

3.3 结构型设计模式

结构型设计模式主要用于处理类或对象的组合，以形成更大的结构。这里将介绍桥接模式、外观模式和代理模式。

桥接模式（Bridge Pattern） ：桥接模式将抽象部分与它的实现部分分离，使它们可以独立地变化。在Swift中，我们可以通过创建抽象类和实现类来实现。例如，我们有一个 Device 协议和不同的设备类，以及一个 RemoteControl 抽象类：

protocol Device {
    func turnOn()
    func turnOff()
}

class TV: Device {
    func turnOn() {
        print("TV is turned on")
    }

    func turnOff() {
        print("TV is turned off")
    }
}

class Radio: Device {
    func turnOn() {
        print("Radio is turned on")
    }

    func turnOff() {
        print("Radio is turned off")
    }
}

class RemoteControl {
    var device: Device

    init(device: Device) {
        self.device = device
    }

    func turnOnDevice() {
        device.turnOn()
    }

    func turnOffDevice() {
        device.turnOff()
    }
}

// 使用桥接模式
let tv = TV()
let tvRemote = RemoteControl(device: tv)
tvRemote.turnOnDevice()

let radio = Radio()
let radioRemote = RemoteControl(device: radio)
radioRemote.turnOnDevice()

在这个例子中， Device 协议定义了设备的基本操作， TV 和 Radio 类实现了该协议。 RemoteControl 类通过持有一个 Device 对象，将抽象的遥控器操作与具体的设备实现分离。

外观模式（Facade Pattern） ：外观模式为子系统中的一组接口提供了一个统一的高层接口，使得子系统更容易使用。在Swift中，我们可以创建一个外观类来封装子系统的复杂操作。例如，假设我们有一个包含多个子系统的多媒体播放器：

class AudioPlayer {
    func playAudio() {
        print("Playing audio")
    }
}

class VideoPlayer {
    func playVideo() {
        print("Playing video")
    }
}

class MultimediaFacade {
    private var audioPlayer: AudioPlayer
    private var videoPlayer: VideoPlayer

    init() {
        audioPlayer = AudioPlayer()
        videoPlayer = VideoPlayer()
    }

    func playMedia() {
        audioPlayer.playAudio()
        videoPlayer.playVideo()
    }
}

// 使用外观模式
let facade = MultimediaFacade()
facade.playMedia()

在这个例子中， MultimediaFacade 类封装了 AudioPlayer 和 VideoPlayer 的操作，提供了一个简单的 playMedia() 方法，使得客户端可以更方便地使用多媒体播放器。

代理模式（Proxy Pattern） ：代理模式为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在Swift中，我们可以通过创建一个代理类来实现。例如，假设我们有一个 Subject 协议和一个具体的 RealSubject 类，以及一个 ProxySubject 类：

protocol Subject {
    func request()
}

class RealSubject: Subject {
    func request() {
        print("RealSubject handling request")
    }
}

class ProxySubject: Subject {
    private var realSubject: RealSubject

    init() {
        realSubject = RealSubject()
    }

    func request() {
        // 可以在调用真实对象之前或之后添加额外的逻辑
        print("ProxySubject pre - processing")
        realSubject.request()
        print("ProxySubject post - processing")
    }
}

// 使用代理模式
let proxy = ProxySubject()
proxy.request()

在这个例子中， ProxySubject 类代理了 RealSubject 类的 request() 方法，在调用真实对象的方法前后可以添加额外的逻辑。

3.4 行为型设计模式

行为型设计模式主要用于处理对象之间的交互和职责分配。这里将介绍策略模式和命令模式。

策略模式（Strategy Pattern） ：策略模式定义了一系列的算法，并将每个算法封装起来，使它们可以相互替换。在Swift中，我们可以通过创建一个策略协议和具体的策略类来实现。例如，我们有一个 SortingStrategy 协议和不同的排序策略类：

protocol SortingStrategy {
    func sort(_ array: [Int]) -> [Int]
}

class BubbleSort: SortingStrategy {
    func sort(_ array: [Int]) -> [Int] {
        var sortedArray = array
        let n = sortedArray.count
        for i in 0..<n {
            for j in 0..<(n - i - 1) {
                if sortedArray[j] > sortedArray[j + 1] {
                    sortedArray.swapAt(j, j + 1)
                }
            }
        }
        return sortedArray
    }
}

class QuickSort: SortingStrategy {
    func sort(_ array: [Int]) -> [Int] {
        guard array.count > 1 else { return array }
        let pivot = array[array.count / 2]
        let left = array.filter { $0 < pivot }
        let middle = array.filter { $0 == pivot }
        let right = array.filter { $0 > pivot }
        return sort(left) + middle + sort(right)
    }
}

class Sorter {
    var strategy: SortingStrategy

    init(strategy: SortingStrategy) {
        self.strategy = strategy
    }

    func performSort(_ array: [Int]) -> [Int] {
        return strategy.sort(array)
    }
}

// 使用策略模式
let array = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]
let bubbleSorter = Sorter(strategy: BubbleSort())
let bubbleSortedArray = bubbleSorter.performSort(array)
print("Bubble sorted array: \(bubbleSortedArray)")

let quickSorter = Sorter(strategy: QuickSort())
let quickSortedArray = quickSorter.performSort(array)
print("Quick sorted array: \(quickSortedArray)")

在这个例子中， SortingStrategy 协议定义了排序算法的接口， BubbleSort 和 QuickSort 类分别实现了该协议，提供了不同的排序算法。 Sorter 类通过持有一个 SortingStrategy 对象，可以根据需要选择不同的排序策略。

命令模式（Command Pattern） ：命令模式将一个请求封装为一个对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化，对请求排队或记录请求日志，以及支持可撤销的操作。在Swift中，我们可以通过创建一个命令协议和具体的命令类来实现。例如，假设我们有一个 Command 协议和不同的命令类：

protocol Command {
    func execute()
}

class Light {
    func turnOn() {
        print("Light is turned on")
    }

    func turnOff() {
        print("Light is turned off")
    }
}

class TurnOnLightCommand: Command {
    private var light: Light

    init(light: Light) {
        self.light = light
    }

    func execute() {
        light.turnOn()
    }
}

class TurnOffLightCommand: Command {
    private var light: Light

    init(light: Light) {
        self.light = light
    }

    func execute() {
        light.turnOff()
    }
}

class Remote {
    var command: Command

    init(command: Command) {
        self.command = command
    }

    func pressButton() {
        command.execute()
    }
}

// 使用命令模式
let light = Light()
let turnOnCommand = TurnOnLightCommand(light: light)
let remote = Remote(command: turnOnCommand)
remote.pressButton()

let turnOffCommand = TurnOffLightCommand(light: light)
remote.command = turnOffCommand
remote.pressButton()

在这个例子中， Command 协议定义了命令的执行接口， TurnOnLightCommand 和 TurnOffLightCommand 类分别实现了该协议，负责执行具体的命令。 Remote 类通过持有一个 Command 对象，可以执行不同的命令。

总结

在当今的软件开发中，网络开发和设计模式的运用至关重要。在网络开发方面，我们学习了如何使用苹果的 NSURLSession API连接到HTTP REST-based的Web服务，以及如何利用系统配置API判断网络连接类型。同时， RSNetworking2 库为我们提供了便捷的网络功能，它不仅能快速简便地添加网络请求，还能动态加载网络图片。在设计模式方面，我们了解了引用类型和值类型的区别，掌握了创建型、结构型和行为型设计模式的概念和实现方法。这些知识和技能将帮助我们编写更高效、更可维护的代码，提升软件开发的质量和效率。希望开发者们能够在实际项目中灵活运用这些技术，不断提升自己的开发能力。