Effective Objective-C 讀書會 第2篇

範圍

主題06：瞭解特性
主題07：從內部存取實例變數時，主要採用直接存取的方式
主題14：瞭解什麼是類別物件
主題18：優先採用不可變物件
主題27：使用類別延續類目隱藏實作細節

整理

主題06

一、Property 是什麼？

特性 (property)，嗯…我完全不喜歡書中的解釋，也不喜歡「特性」這個中譯名。很不明確，所以筆者要引 OMG UML-Superstructure-formal 的定義：

7.3.45 Property (from Kernel, AssociationClasses, Interfaces)
A property is a structural feature.
A property related to a classifier by ownedAttribute represents an attribute, and it may also represent an association end. It relates an instance of the class to a value or collection of values of the type of the attribute. 

這裡說明了： property 是一種結構特徵。也就是說，它不是一種特例於某個語言的功能。若把類別一分為二：不是資料(或稱「attribue」、「成員變數」)，就是行為(或稱「method」或「成員函式」)。沒有別的東西了。那 property 是什麼呢？

簡單講，property 是 attribute 的 subset。但是它不同於一般的 attribute，是因為它還具備有表示
association end 的職責。換句話說，property 是具備與其他類別建立關係的 attribute。這表示它有公開的性質。

在 Java 來說，宣告一個 private attribute 後，建立相對應的 getter/setter methods 就是讓該 attribute 變成一個 property 的例子。而 Objective-C 則是例用 @property 這個關鍵字讓 compiler 知道：這個 attribute 應該有對應的 getter/setter 實作。

所以對於 client end 來說，可以在得到某 instance 後，利用該 instance 提供的 getter/setter methods 對該 instance 所對應的類別中有定義的 attribute 進行存取。

在之前，我們還得在實作程式碼(.m檔)中以 @synthesize 將 attribute 與 property name 進行配對，這樣 compiler 才會在編譯階段把 getter/setter 加入至實作程式碼中。以現今的時間點，相信 synthesize 快被大家遺忘了…。

二、存取 Property 語法：用點號

「點號語法 (dot syntax)」是另一項專屬 property 的語法，背後只是代為呼叫該 property 對應的 getter/setter methods。可以不自己寫 getter/setter methods 及可以使用點號語法，說實在，真的是一個很省時間、很簡潔程式碼的作法。 Java 為何不引入這種語法糖呢…？

三、 Property attributes

好，問題來了：

1. 如果我們只需要唯讀的 property 怎麼辦？也就是說，只想提供 getter method，但是不提供 setter method，做得到嗎？要怎麼告知 compiler 這項需求？
2. 我們可以對 setter method 做進一步的控制嗎？根據我們對 heap 內物件保存方式的認知，我們可以在 setter method 內對傳入參數做進一步加工，例如 retain 它，那使用自動生成 setter method 時，該怎麼告知 compiler 這項需求？
3. 我們可以撰寫自訂名稱的 getter/setter methods 嗎？

以上答案的解答，只在於：宣告 property 時，給予合適的設定即可。這裡用「設定」代稱「Property attribute」是由於不想和 object attribute 混淆。

書中分四類，我分三類：

1. 和執行緒安全有關：nonatomic 及 atomic。一般用 nonatomic。為什麼？效能問題，而且使用良好的 GCD 操作取代對 NSThread 的控制，就大半可以不用擔心執行緒問題。
2. 和 getter / setter methods 的生成有關：readwrite (預設值)、readonly(只生成 getter method)、getter= (getter method 的命名)、setter= (setter method 的命名)。
3. 和記憶體管理「語義」有關：
1. assign 和 weak ：兩者作用類似，但 assign 用在數量型別、weak 用在物件。明顯和 stack /heap 的設計原理有關。
2. strong：和過去 MRD 時代的 retain 為相同語義。
3. copy：和 strong 不同的是，它不 retain 物件，而是複製出一份自己用的複本。
4. unsafe_unretained：在下一回的讀書會中，會有更進一步的討論。

四、非脆弱的ABI (Application Binary Interface)

這裡強調非脆弱的 ABI 讓 Objective-C 能夠在「如果類別定義發生改變，儲存在類別物件的偏移量會被更新」，因此能解決執行期由新類別定義導致的不兼容問題。而克服直接讀取實例變數可能造成偏移量偏差的方法之一，就是使用 property 提供的 getter / setter methods。

主題07

這個主題延伸了主題06對於  Property 的討論。作者強烈地建議：

在內部直接存取實例變數，但是用 Property來設定實例變數。

為什麼呢要直接存取實例變數？

1. 會比較快，因為不必透過 method dispatch 機制。
2. 不會觸發 KVO 機制。作者是這麼說的，但是和我的實作不合。直接 assign 給實例變數還是會觸發 KVO 機制。更具體地說，使用 addObserver:forKeyPath:options:context 進行監控的實例變數，還是會觸發 observeValueForKeyPath:ofObject:change:context 方法。

為什麼呢要用 Property來設定實例變數？

1. 可以遵循由 property attribute 所規範的記憶體管理語義。
2. 偵錯容易，因為我們可以在 getter / setter methods 裡設定中斷點。

不過這個建議不是哪裡都可以用的。因為：

1. 由於子類別可以 override 父類別的 getter / setter methods，所以若在 init method 中使用 getter / setter 則可能在子類別建立時發生意想不到的錯誤。
2. 也有相反的情形：我們必須在 init method 中使用 setter method，因為該實例變數是繼承來的，不透過 setter method 根本存取不到。
3. 若希望運用 lazy initialization 機制：除非真的用到，不然不產生實例，那麼就該使用 getter method 來進行存取。

聽起來這個建議的例子挺多的…，我覺得可以當成是重構時的思考項，在程式碼初生的階段，可能不用想這麼多。

主題14

大概物件導向語言都有個重要但是卻不常被提及的物件，那就是「類別物件」。我喜歡用 ActiveRecord 的設計語義來詮釋類別與物件：類別是專有名稱，是唯一的；物件是普通名稱，是可數的。

在有 namespace 或 package 結構的程式語言中，類別全名指的是包含該 namespace 或 package 的名稱。例如：在 Java 中，String 類別的全名為「java.lang.String」。而對於 Objective-C 來說則沒有 namespace / package 的部分。就像在 Java 世界不會有第二個 java.lang.String 類別，在 Objective-C 來說，也只有一個 NSString 類別。(正常的情況下)

當程式試圖利用一個類別、生成該類別的實體(物件)時，會先截入該類別至記憶體、生成類別物件，此物件為 singleton object，然後才是以該類別物件做為模子生成對應該類別的物件。

Objective-C  的每個物件的「第一個成員」，被規範為一個用來定義物件自己所屬類別為何的變數。這個變數為「is a (是)」指標。可以觀察一下最基礎的 Class 類別的定義：objc-class.h。

在 Objective-C 的 Foundation 框架利用 Class 類別定義中的 「is-a 」指標，在執行期能進行物件型別的檢查，使得 NSObject 物件都能使用所謂的「內省 (introspection)」機制。說穿了，就是在執行期進一步確認某物件的確實類別、實作了哪些方法的判斷機制。

所謂的內省機制，至少包括了兩項方法：isMemberOfClass 及 isKindOfClass。

1. isMemberOfClass：判斷某物件是否為特定類別的實體。
2. isKindOfClass：判斷某物件是否為特定類別或其子類別的實體。

這兩個方尤其常用在從 collection 物件中取得單一 element 時。為什麼？來看看 NSArray 及 NSMutableArray 中的方法定義：

1. - (id)objectAtIndex:(NSUInteger)index;  //NSArray.h
2. - (void)addObject:(id)anObject; //NSMutableArray

由上述兩個方法得知，自 collections 物件中取出的 element 或要存入的 element 並沒有限定為特定類別的實體。和 Java 5 以後版本比較起來，少了「泛型」語法。在 Java 中，會這樣產生一個「只能由 String 實體為 element 的 List 物件」：

List<string> aList = new ArrayList<string>();

而對於 NSArray 來說，它可以裝載的 element 並不限任何型態，可以說很自由，但是更容易造成混亂(至少提供了造成混亂的空間)。所以在從 NSArray 中取出 element 或設值/插入值時，會比較頻繁地使用 isMemberOfClass 或 isKindOfClass 這兩個內省機制中的方法。

主題18

這個主題的標題是「優先採用不可變物件」。老實說，這應該是個錯誤比大於正確比的標題。因為看到這個標題時，我預設會看到例如 NSString 與 NSMutableString 之類的字眼，但是並沒有。在看過通篇文章後，我覺得標題應該區分為兩個：

1. 留意物件的可變性是否合理。
2. 使用 collection 物件時，要留意裡面 element 的可變性。

以書中例子所言，若有個功能近似 DTO (Data Transfer Object) 的物件，此物件的 data source 是來自某 Web Service，那麼由於不會有「回傳改變後的值」的需求，所以該物件的可變性是不合理的。

這種情形下，作者建議使用 property attribute 對該物件加以控制。也就是說，把該物件納入 property 的一員，並使用 readonly 的 property attribute 對其加以約束即可。

此外，假若 property 為 collection 類別時，要留意：我們可以讓 collection 保有的 element 是固定的，但是那不表示 element 的內含值是不可變的。即便如此，也不表示我們必須針對每個 element 的存取以內省機制加以檢查。作者說：

…不要透過內省機制檢視回轉給你的任何物件而判斷它是否可變…你應該不惜代價避免那樣做(不應該使用這樣的內省技術)…

說到底， collection 中的 element 是否可變，端視加入的 element 本身的可變性。而是否加入具有可變性的 element 的判斷，應該由程式的使用方明確表達其意圖，而非由 API 的提供方預設立場地加以限制。更何況，還有其他的技術可以繞過這樣內省技術的檢查，終究是無法完整防禦的。

這個主題的範例最過癮的地方在於示範了類目延續類目 (class-continuation category)如何覆寫 @interface 區段的 property 宣告設定。

類目延續類目…這個名字有夠爛，我接下來只稱呼它：寫在實作檔中的「暱名 category」。

在 @interface 宣告區動段，我們可以宣告某 property 為 readonly，然後在實作檔中的暱名 category 區段再一次宣它它為 readwrite，這樣的話 Runtime Library 還是會替該 property 建立 setter method，只是除了類別本身實作檔外，其他外部類別的物件是無法讀寫該 property 的。

是嗎？不是…其實透過 KVO 機制，Runtime Library 還是可以幫你找到那個實際上有實作的 setter ，然後使用它。所以…只能說使用暱名 category 的方法很不錯，但是也不是完美的。

主題27

其實在上一個主題已經提及了這個主題的主角：類目延續類目 (class-continuation category)。好吧，再說一次：我接下來只稱呼它：寫在實作檔中的「暱名 category」。

簡單講，我們可以把不想寫在公開介面 (.h 檔)上的任何資訊寫在這個暱名 category 中。

這點對於一般程式開發來說，其實不算是非常必要的觀念，但是對於 API 開發者來說，盡可能透露出最少的訊息給外界使用者是極為重要的。因為曝露在公開介面的資訊是不可以隨便修改及移除的，任意地修改將為 API 既有使用者不必要的困擾。

所以不論是有不需要公開的：

• protocol
• IBOutlet
• IBAction
• method
• attribute
• property

都可以寫在暱名 category 中。事實上，以往在 Xcode 中開啟 Assistant Editor 時，會開啟對應 IB 上選取中 ViewController 的 .h 檔，而在 Xcode 5 版後就預設改成開啟 .m 檔，而非 .h，就是這個考量。

使用暱名 category 的另一個好處是可以比較好搭配 Objective-C++程式碼。這部分我完全不在乎，所以不在此討論。時間好少，有更重要的書要念、有更切實際的文章要寫。