23、Objective - C 快速指南：初始化器、内存管理、协议与代理解析

Objective - C 快速指南：初始化器、内存管理、协议与代理解析

1. 初始化器

在Objective - C中，初始化器是用于初始化对象的特殊方法。以 initWithName:andRate: 初始化器为例，其实现如下：

- (id)initWithName:(NSString *) n andRate:(float) r
{
    if (self = [super init]) {
       //...
       //...
    }
    return self;
}

在这个初始化器中，首先调用了超类的 init 方法，确保基类被正确初始化，这是初始化当前类的必要步骤。定义初始化器的规则很简单：如果类被正确初始化，应该返回 self 的引用（因此返回类型为 id ）；如果失败，则返回 nil 。

对于 initWithName: 初始化器，它调用了 initWithName:andRate: 初始化器：

- (id)initWithName:(NSString *) n
{
     return [self initWithName:n andRate:0.0f]; 
}

一般来说，如果有多个不同参数的初始化器，应该将它们链接起来，确保它们都调用一个执行超类 init 初始化器调用的初始化器，这个初始化器被称为指定初始化器。通常，指定初始化器应该是参数最多的那个。

可以在实例化时调用这些初始化器：

SomeClass *sc1 = [[SomeClass alloc] initWithName:@"Wei - Meng Lee" andRate:35];
SomeClass *sc2 = [[SomeClass alloc] initWithName:@"Wei - Meng Lee"];

2. 内存管理

在Objective - C编程（尤其是iPhone开发）中，内存管理是每个开发者都需要重视的重要话题。虽然Objective - C支持垃圾回收，但由于iPhone实现垃圾回收的开销过大，所以不支持垃圾回收，开发者需要手动分配和释放不再需要的对象内存。

2.1 引用计数

iPhone OS使用引用计数来跟踪对象，以确定它们是否仍被需要或可以被释放。每个对象都有一个计数器，对象创建时计数加1，对象释放时计数减1，当计数为0时，操作系统会回收该对象的内存。

以下是与内存管理相关的重要关键字：
- alloc ：用于为创建的对象分配内存，例如：

NSString *str = [[NSString alloc] initWithString:@"Hello"];

在这个例子中，创建了一个 NSString 对象并初始化为默认字符串，对象创建时引用计数为1，创建者需要在使用完后释放其内存。

• new ：功能上等同于 [[Class alloc] init] ，例如：

NSString *str = [NSString new];

使用 new 关键字创建的对象，创建者同样需要在使用完后释放其内存。

• retain ：用于将对象的引用计数加1。例如：

NSString *str = [[NSString alloc] initWithString:@"Hello"];
NSString *str2 = str;
[str2 retain];
[str release];

在这个例子中， str2 原本不拥有对象，使用 retain 后引用计数变为2，即使 str 被释放， str2 仍然有效，使用完 str2 后需要手动释放。

• release ：用于释放对象，使对象的引用计数减1，当引用计数为0时，对象的内存被释放。例如：

NSString *str = [[NSString alloc] initWithString:@"Hello"];
//...do what you want with the object...
[str release];

需要注意的是，不能释放不拥有的对象，否则会导致运行时错误。但如果使用 retain 获得了对象的所有权，就需要使用 release 释放它。

在设置属性时，为了避免内存泄漏，需要正确使用 retain 和 release ：

-(void) setName:(NSString *) value {
    [value retain];
    [name release];
    name = value;
}

2.2 便利方法和自动释放

使用便利方法（如 [NSString stringWithFormat:@"%d", 4] ）创建的对象是自动释放对象，创建者不拥有这些对象，不能手动释放它们。这些对象会被添加到自动释放池中，当前方法退出时，池中的对象会被释放。例如：

NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"%d", 4];

如果想拥有使用便利方法创建的对象，可以使用 retain 关键字：

NSString *str2 = [[NSString stringWithFormat:@"%d", 4]  retain ];

释放对象时，可以使用 autorelease 或 release 关键字。 release 会立即减少引用计数，而 autorelease 会在稍后某个时间减少引用计数。例如：

NSString *str = [[NSString stringWithFormat:@"%d", 4] retain];
[str autorelease];  //you don't own it anymore; still available
NSLog(str);         //still accessible for now

在使用自动释放对象时需要注意，例如在循环中大量创建自动释放对象可能会导致内存不足，此时可以使用自动释放池来解决：

for (int i=0; i <=99999; i++){
    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
    NSString *str1 = [NSString stringWithFormat:@"%d", i];
    NSString *str2 = [NSString stringWithFormat:@"%d", i];
    NSString *str3 = [NSString stringWithFormat:@"%d", i];
    //...
    //...
    [pool release]; 
}

2.3 dealloc方法

使用 alloc 或 new 关键字创建的对象，应该在使用完后尽快释放。对于属性，通常在 dealloc 方法中释放。例如：

@property (retain, nonatomic) NSString *name;
-(void) dealloc {
    [self.name release];   //---release the name property---
    [super dealloc];
}

当对象的引用计数为0时， dealloc 方法会被调用。例如：

SomeClass *sc1 = [[SomeClass alloc] initWithName:@"Wei - Meng Lee" andRate:35];
//...do something here … 
[sc1 release];  //---reference count goes to 0; dealloc will be called---

2.4 内存管理技巧

在iPhone编程中，内存管理是一个棘手的问题。可以通过以下方法检测可能影响应用程序的内存问题：
- 实现 didReceiveMemoryWarning 方法：

- (void)didReceiveMemoryWarning {  
    //---insert code here to free unused objects---
    [super didReceiveMemoryWarning];  
}

当iPhone内存不足时，该方法会被调用，应该在其中释放不需要的资源和对象。
- 处理 applicationDidReceiveMemoryWarning: 方法：

- (void)applicationDidReceiveMemoryWarning:(UIApplication *)application 
{  
    //---insert code here to free unused objects---
    [[ImageCache sharedImageCache] removeAllImagesInMemory];  
}

在这个方法中，应该停止所有内存密集型活动，如音频和视频播放，并移除所有缓存的图像。

3. 协议

在Objective - C中，协议是声明任何类都可以选择实现的编程接口。协议声明了一组方法，采用该协议的类可以选择实现其中的一个或多个方法。定义协议的类期望调用采用类实现的协议方法。

以 UIAlertView 类为例，创建并显示一个警告视图：

UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc]
                         initWithTitle:@"Hello"
                         message:@"This is an alert view"
                         delegate:self
                         cancelButtonTitle:@"OK"
                         otherButtonTitles:nil];
[alert show];

如果要显示更多按钮，可以设置 otherButtonTitles: 参数：

UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc]
                         initWithTitle:@"Hello"
                         message:@"This is an alert view"
                         delegate:self
                         cancelButtonTitle:@"OK"
                         otherButtonTitles:@"Option 1", @"Option 2", nil];

要知道用户点击了哪个按钮，可以处理 UIAlertViewDelegate 协议定义的方法：

alertView:clickedButtonAtIndex:   
willPresentAlertView:   
didPresentAlertView:   
alertView:willDismissWithButtonIndex:   
alertView:didDismissWithButtonIndex:   
alertViewCancel:

如果要实现这些方法，需要确保类（如视图控制器）符合该协议：

@interface UsingViewsViewController : UIViewController 
< UIAlertViewDelegate >   {  //---this class conforms to the UIAlertViewDelegate
                         // protocol---
    //...
}

然后在类中实现相应的方法：

- (void)alertView:(UIAlertView *)alertView
clickedButtonAtIndex:(NSInteger)buttonIndex {

     NSLog([NSString stringWithFormat:@"%d", buttonIndex]); 

}

4. 代理

在Objective - C中，代理是被另一个对象指定负责处理事件的对象。在 UIAlertView 的例子中， UIAlertView 类的初始化器包含一个 delegate 参数。将其设置为 self 表示当前对象负责处理该 UIAlertView 实例触发的所有事件；如果不需要处理事件，可以将其设置为 nil ：

UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc]
                         initWithTitle:@"Hello"
                         message:@"This is an alert view"
                         delegate:self 
                         cancelButtonTitle:@"OK"
                         otherButtonTitles:nil];

UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc]
                         initWithTitle:@"Hello"
                         message:@"This is an alert view"
                         delegate:nil 
                         cancelButtonTitle:@"OK"
                         otherButtonTitles:nil];

以下是内存管理关键字的总结表格：
| 关键字 | 作用 |
| ---- | ---- |
| alloc | 为对象分配内存，创建者拥有对象，需手动释放 |
| new | 功能等同于 [[Class alloc] init] ，创建者拥有对象，需手动释放 |
| retain | 增加对象引用计数，使对象在其他引用释放时仍有效 |
| release | 减少对象引用计数，计数为0时释放对象内存 |
| autorelease | 承诺稍后减少对象引用计数，当前方法退出时释放对象 |

下面是一个简单的mermaid流程图，展示对象创建和释放的过程：

graph LR
    A[创建对象] --> B{引用计数 > 0?}
    B -- 是 --> C[继续使用]
    C --> D[释放对象]
    D --> B
    B -- 否 --> E[内存回收]

通过以上内容，我们对Objective - C的初始化器、内存管理、协议和代理有了更深入的了解，这些知识对于开发高质量的iPhone应用程序至关重要。

5. 引用计数的类比理解

为了更好地理解引用计数的概念，我们可以用一个图书馆房间的类比来解释。

想象图书馆有一个可以预订用于学习的房间。最初，房间是空的，所以灯是关着的。当你预订这个房间时，图书管理员会增加一个计数器，以表示使用该房间的人数。这类似于使用 alloc 关键字创建一个对象。

当你离开房间时，图书管理员会减少计数器的值。如果计数器此时变为0，这意味着房间不再被使用，灯就可以关掉了。这类似于使用 release 关键字释放一个对象。

有时候，你预订了房间并且是房间里唯一的人（此时计数器为1），这时你的一个朋友来了。他可能只是来拜访你，所以没有向图书管理员登记，因此计数器不会增加。因为他只是拜访你，没有预订房间，所以他没有权利决定是否关灯。这类似于在不使用 alloc 关键字的情况下将一个对象赋值给另一个变量。在这种情况下，如果你离开房间（释放对象），灯就会关掉，你的朋友也必须离开。

再考虑另一种情况，你正在使用房间，另一个人也预订了这个房间并和你一起使用。这时，计数器的值变为2。如果你离开房间，计数器会减到1，但灯仍然亮着，因为还有另一个人在房间里。这种情况类似于创建一个对象并将其赋值给另一个使用 retain 关键字的变量。在这种情况下，只有当两个对象都释放它时，对象才会被释放。

以下是这个类比与引用计数操作的对应关系表格：
| 图书馆场景 | 引用计数操作 |
| ---- | ---- |
| 预订房间，计数器加1 | 使用 alloc 或 new 创建对象，引用计数加1 |
| 离开房间，计数器减1 | 使用 release 释放对象，引用计数减1 |
| 朋友拜访，计数器不变 | 不使用 alloc 赋值对象，不拥有对象 |
| 另一个人预订并共享房间，计数器加1 | 使用 retain 增加对象引用计数 |

6. 自动释放对象的行为类比

继续我们图书馆房间的类比，想象你要和图书管理员签退，这时你意识到自己把书落在房间里了。你告诉图书管理员你已经用完房间，现在要签退，但因为你把书落在房间里了，你让管理员先别关灯，这样你可以回去取书。之后，管理员可以在他方便的时候关灯。这就是自动释放对象的行为。

自动释放对象在当前方法退出时会被释放，就像你签退后，管理员会在合适的时候关灯一样。例如：

NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"%d", 4];

这里创建的 str 是自动释放对象，你不拥有它，不能手动释放。当当前方法退出时，它会被自动释放。

7. 内存管理中的注意事项

在进行内存管理时，还有一些其他的注意事项需要牢记：

7.1 避免重复释放

不要对已经释放的对象再次调用 release 方法，否则会导致运行时错误。例如：

NSString *str = [[NSString alloc] initWithString:@"Hello"];
[str release];
[str release]; // 错误：重复释放

7.2 正确使用 retain 和 release

在设置属性时，要确保正确使用 retain 和 release 来避免内存泄漏。例如：

-(void) setName:(NSString *) value {
    [value retain];
    [name release];
    name = value;
}

如果不这样做，可能会导致原始对象的内存无法释放，从而造成内存泄漏。

7.3 及时释放不再使用的对象

在不再需要对象时，要及时释放它们，以避免不必要的内存占用。例如，在方法中创建的对象，应该在方法退出前释放。

8. 协议和代理的使用场景

协议和代理在Objective - C中有广泛的应用场景，以下是一些常见的例子：

8.1 用户交互反馈

在 UIAlertView 的例子中，通过实现 UIAlertViewDelegate 协议的方法，可以获取用户点击按钮的反馈信息。这在需要根据用户操作做出不同响应的场景中非常有用。

8.2 数据传递

在不同的视图控制器之间传递数据时，可以使用协议和代理。例如，一个子视图控制器可以通过代理将数据传递给父视图控制器。

8.3 事件处理

在处理各种事件时，如按钮点击、滑动手势等，可以使用协议和代理来实现事件的响应和处理。

以下是一个简单的mermaid流程图，展示协议和代理的工作流程：

graph LR
    A[发送者对象] --> B[调用代理方法]
    B --> C[代理对象]
    C --> D[实现协议方法]
    D --> E[处理事件或返回数据]
    E --> A

通过以上对Objective - C的初始化器、内存管理、协议和代理的详细介绍，我们可以更熟练地运用这些知识来开发出高效、稳定的iPhone应用程序。在实际开发中，要时刻注意内存管理的细节，合理使用协议和代理，以提高代码的质量和可维护性。