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iOS之深入解析如何使用Block实现委托方法

发布时间：2024/5/28 编程问答 49 豆豆
生活随笔 收集整理的这篇文章主要介绍了 iOS之深入解析如何使用Block实现委托方法 小编觉得挺不错的,现在分享给大家,帮大家做个参考.

一、前言

  • Block 和 Delegate 是对象间传递消息的常用机制，这两个机制可以说是各有千秋。 Delegate 可以很方便把目标动作的执行过程划分为多个方法，以展现不同时间节点下特定的操作；Block 则擅长处理一个回调多个落点的情况，并且它可以通过捕捉上下文信息，来达到减少创建额外变量，集中消息处理逻辑的目的。
  • 结合以上两种通信方式的特点，我们可以添加一些额外的桥接处理，让 Delegate 机制也能享有 Block 机制所拥有的部分优点，桥接处理的核心就是用 Block 实现委托方法。
  • 由于 Runtime 的存在，在消息转发的最后一步，可以轻松地拦截对未定义方法的调用，并且针对当前消息做一些额外的处理，比如改变它的入参、设置另一个消息接受者等。借助于这一特性，我们可以创建一个统一的 Delegate 对象，并在这个对象的 -forwardInvocation: 方法中，用预先设置的 Block 替换对委托方法的调用，以达到用 Block 实现委托方法的目的。

二、NSInvocation 基本使用

  • 苹果官方对 NSInvocation 的用途给出的解释如下：
NSInvocation objects are used to store and forward messages between objects and between applications
  • 一个 NSInvocation 对象包含了 Objective-C 消息的所有要素：消息接收对象、 方法选择器 (SEL) 、参数以及返回值，并且这些要素都可以由开发者直接设置。如下所示，简单使用 NSInvocation：
NSString *foo = @"foo"; NSMethodSignature *signature = [foo methodSignatureForSelector:@selector(stringByAppendingString:)]; NSInvocation *invocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:signature]; invocation.selector = @selector(stringByAppendingString:);NSString *bar = @"bar"; [invocation setArgument:&bar atIndex:2]; [invocation invokeWithTarget:foo];void *result = nil; [invocation getReturnValue:&result];NSString *resultString = (__bridge NSString *)(result); NSLog(@"%@", resultString);
  • 上述代码执行结果：
foobar
  • 可以看到，这个结果和执行 [foo stringByAppendingString:bar] 的结果是一致的。
  • 关于 NSInvocation 的使用，需要注意以下两点：
    • 一般方法的自定义参数从索引 2 开始，前两个分别是对象自身以及发送方法的 SEL；
    • 从 -getArgument:atIndex: 和 -getReturnValue: 方法中获取的对象是不会被 retain 的，所以如果使用 ARC ，那么以下代码都是错误的：
NSString *bar = nil; [invocation getArgument:&bar atIndex:2];NSString *result = nil; [invocation getReturnValue:&result];
    • ARC 编译环境下局部对象默认具有 __strong 属性，它会针对这个对象添加 release 代码，所以可能会因为 release 已经释放的对象而崩溃。正确代码如下：
void *bar = nil; // __unsafe_unretained NSString *bar = nil; // __weak NSString *bar = nil; [invocation getArgument:&bar atIndex:2];void *result = nil; // __unsafe_unretained NSString *result = nil; // __weak NSString *result = nil; [invocation getReturnValue:&result];
    • 如果是在两个 NSInvocation 对象间传递参数/返回值，那么可以直接传入指针获取并设置目标地址，以返回值为例：
.... NSInvocation *invocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:signature]; NSInvocation *shadowInvocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:signature]; .... void *resultBuffer = malloc(invocation.methodSignature.methodReturnLength); memset(resultBuffer, 0, invocation.methodSignature.methodReturnLength);[invocation getReturnValue:resultBuffer]; [shadowInvocation setReturnValue:resultBuffer]; .... free(resultBuffer);
  • 这时，如果返回值是一个 NSString 对象，那么 resultBuffer 实际上是指向 NSString 对象指针的指针，这时可以这样读取实际内容：
NSString *result = (__bridge NSString *)(*(void **)resultBuffer);
  • 不过在已经知道返回值是一个对象时，一般会直接传入对象指针的地址，以便直接读取对象。

三、获取方法签名

① 从对象中获取方法签名

  • NSMethodSignature 是创建一个有效 NSInvocation 对象的必要成分，它提供了方法调用所必须的参数和返回值信息。
  • NSObject 类用以下两个方法获取实例方法的方法签名：
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE(""); + (NSMethodSignature *)instanceMethodSignatureForSelector:(SEL)aSelector OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("");
  • 既然类也是对象，那么类方法的方法签名也就可以通过 -methodSignatureForSelector: 方法获取。

② 从协议中获取方法签名

  • 由于协议定义了接口的参数和返回值信息，所以从协议中也可以获取到特定方法的方法签名。利用 protocol_getMethodDescription 函数，可以获取到描述类型的 C 字符串，再通过这个字符串构造方法签名。
  • 针对协议中的接口有 required 和 optional 两种，并且不允许重复这一特点，可以创建构造方法签名的函数：
static NSMethodSignature *ydw_getProtocolMethodSignature(Protocol *protocol, SEL selector, BOOL isInstanceMethod) {struct objc_method_description methodDescription = protocol_getMethodDescription(protocol, selector, YES, isInstanceMethod);if (!methodDescription.name) {methodDescription = protocol_getMethodDescription(protocol, selector, NO, isInstanceMethod);}return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:methodDescription.types]; }

③ 从 Block 中获取方法签名

  • 苹果并没有提供一个开放的接口，供开发者获取 Block 的方法签名。不过根据 LLVM 对 Block 结构描述，可以通过操作指针获取签名字符串。
  • Block 的结构如下：
// Block internals. typedef NS_OPTIONS(int, YDWBlockFlags) {YDWBlockFlagsHasCopyDisposeHelpers = (1 << 25),YDWBlockFlagsHasSignature = (1 << 30) }; typedef struct ydw_block {__unused Class isa;YDWBlockFlags flags;__unused int reserved;void (__unused *invoke)(struct ydw_block *block, ...);struct {unsigned long int reserved;unsigned long int size;// requires YDWBlockFlagsHasCopyDisposeHelpersvoid (*copy)(void *dst, const void *src);void (*dispose)(const void *);// requires YDWBlockFlagsHasSignatureconst char *signature;const char *layout;} *descriptor;// imported variables } *YDWBlockRef;
  • 可以看到，只要获取 descriptor 指针，然后根据不同条件添加特定的偏移量，就可以获取到 signature：
static NSMethodSignature *ydw_signatureForBlock(id block) {YDWBlockRef layout = (__bridge YDWBlockRef)(block);// 没有签名，直接返回空if (!(layout->flags & YDWBlockFlagsHasSignature)) {return nil;}// 获取 descriptor 指针void *desc = layout->descriptor;// 跳过 reserved 和 size 成员desc += 2 * sizeof(unsigned long int);// 如果有 Helpers 函数， 跳过 copy 和 dispose 成员if (layout->flags & YDWBlockFlagsHasCopyDisposeHelpers) {desc += 2 * sizeof(void *);}// desc 为 signature 指针的地址，转换下给 objcTypeschar *objcTypes = (*(char **)desc);return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:objcTypes]; }

四、方法调用 -> Block 调用

  • 经过上文，已经可以获取到 Block 和接口方法的签名信息，现在根据这个签名信息，结合方法对应的 NSInvocation 对象，创建和 Block 关联的 NSInvocation 对象。

① 存储 Block 信息

  • 首先要做的是，存储 Block 的签名信息，并且和接口方法的签名信息做匹配处理。因为在调用前，需要将接口方法得到的参数转换成 Block 的入参，调用之后需要将 Block 的返回值重新传给接口方法，所以必须确保两者的签名信息在一定程度上是兼容的。
- (instancetype)initWithMethodSignature:(NSMethodSignature *)methodSignature block:(id)block {return [self initWithMethodSignature:methodSignature blockSignature:ydw_signatureForBlock(block) block:block]; }- (instancetype)initWithMethodSignature:(NSMethodSignature *)methodSignature blockSignature:(NSMethodSignature *)blockSignature block:(id)block {NSAssert(ydw_isCompatibleBlockSignature(blockSignature, methodSignature), @"Block signature %@ is not compatible with method signature %@", blockSignature, methodSignature);if (self = [super init]) {_methodSignature = methodSignature;_blockSignature = blockSignature;_block = block;}return self; }

② 签名匹配

  • Block 的签名信息相较于方法的签名信息，只在参数类型上少了 SEL。
  • 方法的签名信息如果要获取自定义参数类型的话，需要从索引 2 开始，而 Block 的自定义参数类型信息则从索引 1 开始。
static BOOL ydw_isCompatibleBlockSignature(NSMethodSignature *blockSignature, NSMethodSignature *methodSignature) {NSCParameterAssert(blockSignature);NSCParameterAssert(methodSignature);if ([blockSignature isEqual:methodSignature]) {return YES;}// block 参数个数需要小于 method 的参数个数 (针对 block 调用替换 method 调用)// 两者返回类型需要一致if (blockSignature.numberOfArguments >= methodSignature.numberOfArguments ||blockSignature.methodReturnType[0] != methodSignature.methodReturnType[0]) {return NO;}// 参数类型需要一致BOOL compatibleSignature = YES;// 自定义参数从第二个开始for (int idx = 2; idx < blockSignature.numberOfArguments; idx++) {// block 相比 method ，默认参数少了 SEL// method: id(@) SEL(:) ....// block: block(@?) ....const char *methodArgument = [methodSignature getArgumentTypeAtIndex:idx];const char *blockArgument = [blockSignature getArgumentTypeAtIndex:idx - 1];if (!methodArgument || !blockArgument || methodArgument[0] != blockArgument[0]) {compatibleSignature = NO;break;}} return compatibleSignature; }

③ Invocation 调用

  • 得到有效的 Block 签名信息，就可以构造 NSInvocation 对象，不过还需要接口方法的实参信息，这可以通过让外部传入接口方法的 NSInvocation 对象实现。
- (void)invokeWithMethodInvocation:(NSInvocation *)methodInvocation {NSParameterAssert(methodInvocation);NSAssert([self.methodSignature isEqual:methodInvocation.methodSignature], @"Method invocation's signature is not compatible with block signature");NSMethodSignature *methodSignature = methodInvocation.methodSignature;NSInvocation *blockInvocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:self.blockSignature];void *argumentBuffer = NULL;for (int idx = 2; idx < methodSignature.numberOfArguments; idx++) {// 获取参数类型const char *type = [methodSignature getArgumentTypeAtIndex:idx];NSUInteger size = 0;// 获取参数大小NSGetSizeAndAlignment(type, &size, NULL);// 参数缓存if (!(argumentBuffer = reallocf(argumentBuffer, size))) {return;}// 把 method 的参数传递给 block[methodInvocation getArgument:argumentBuffer atIndex:idx];[blockInvocation setArgument:argumentBuffer atIndex:idx - 1];}// 调用 block[blockInvocation invokeWithTarget:self.block];// 返回值缓存if (methodSignature.methodReturnLength &&(argumentBuffer = reallocf(argumentBuffer, methodSignature.methodReturnLength))) {// 把 block 的返回值传递给 method[blockInvocation getReturnValue:argumentBuffer];[methodInvocation setReturnValue:argumentBuffer];}// 释放缓存free(argumentBuffer); }
  • reallocf 函数是 realloc 函数的增强版，它可以在后者无法申请到堆空间时，释放旧的堆空间：
void *reallocf(void *p, size_t s) {void *tmp = realloc(p, s);if(tmp) return tmp;free(p);return NULL; }
  • 这样就可以直接用 argumentBuffer = reallocf(argumentBuffer, size) 形式的语句，否则如果使用 realloc，一旦返回的是 NULL，会造成旧的堆空间无法释放的问题。

五、实现委托方法

  • 现在已经可以构造 Block 的 NSInvocation 对像，就缺携带参数和返回值信息的接口方法 NSInvocation 对象，接下来就针对实例方法，简单地实现动态委托类。

① 储存 Block Invocation 信息

  • 以接口方法选择器对应的字符串为 Key，以 Block 对应的 Invocation 封装类为 Value 储存调用信息：
- (instancetype)initWithProtocol:(Protocol *)protocol {_protocol = protocol;_selectorInvocationMap = [NSMutableDictionary dictionary];return self; }- (void)implementInstanceMethodOfSelector:(SEL)selector withBlock:(id)block {NSMethodSignature *methodSignature = ydw_getProtocolMethodSignature(self.protocol, selector, YES);YDWBlockInvocation *invocation = [[YDWBlockInvocation alloc] initWithMethodSignature:methodSignature block:block];self.selectorInvocationMap[NSStringFromSelector(selector)] = invocation; }

② 消息转发

  • 向动态委托类发送委托消息后，会触发消息转发机制。在消息转发的最后一步，可以构造委托方法对应的 NSInvocation 对象：
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {YDWBlockInvocation *blockInvocation = self.selectorInvocationMap[NSStringFromSelector(invocation.selector)];[blockInvocation invokeWithMethodInvocation:invocation]; }- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {return self.selectorInvocationMap[NSStringFromSelector(sel)].methodSignature; }- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector {return !!self.selectorInvocationMap[NSStringFromSelector(aSelector)]; }

六、实例

  • 如何使用这个动态委托类：
@class Computer; @protocol ComputerDelegate <NSObject> @required - (void)computerWillStart:(Computer *)computer; - (BOOL)computerShouldBeLocked:(Computer *)computer; @end@interface Computer : NSObject @property (weak, nonatomic) id <ComputerDelegate> delegate;- (void)start; - (void)lock;@end@implementation Computer - (void)start {[self.delegate computerWillStart:self];// start }- (void)lock {__unused BOOL locked = [self.delegate computerShouldBeLocked:self];printf("computer should be locked: %d \n", locked);// lock } @end
  • 应用如下：
YDWDynamicDelegate <ComputerDelegate> *dynamicDelegate = (id)[[YDWDynamicDelegate alloc] initWithProtocol:@protocol(ComputerDelegate)]; [dynamicDelegate implementInstanceMethodOfSelector:@selector(computerWillStart:) withBlock:^(Computer *c) {NSLog(@"%@ will start", c); }]; [dynamicDelegate implementInstanceMethodOfSelector:@selector(computerShouldBeLocked:) withBlock:^BOOL(Computer *c) {NSLog(@"%@ should not be locked", c);return NO; }];Computer *computer = [Computer new]; computer.delegate = dynamicDelegate; [computer start]; [computer lock];
  • 执行结果：
will start should not be locked computer should be locked: 0

七、总结

  • 用 Block 实现委托方法的开源方案在比较早的时候就已经出来了，本文的实现就是 BlocksKit 的 A2BlockInvocation 和 A2DynamicDelegate 类的简易版本，不过省略了类方法以及一些边界条件的处理，不过大体的思路基本是一致的，都是围绕 NSInvocation 和消息转发。

总结

以上是生活随笔为你收集整理的iOS之深入解析如何使用Block实现委托方法的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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