iOS设计模式之观察者模式.docx
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iOS设计模式之观察者模式
iOS设计模式之观察者模式
什么是观察者模式？
我们先打个比方，这就像你订报纸。
比如你想知道美国最近放生了些新闻，你可能会订阅一份美国周刊，然后一旦美国有了新的故事，美国周刊就发一刊，并邮寄给你，当你收到这份报刊，然后你就能够了解美国最新的动态。
其实这就是观察者模式，A对B的变化感兴趣，就注册为B的观察者，当B发生变化时通知A，告知B发生了变化。
这是一种非常典型的观察者的用法，我把这种使用方法叫做经典观察者模式。
当然与之相对的还有另外一种观察者模式——广义观察者模式。
从经典的角度看，观察者模式是一种通知变化的模式，一般认为只在对象发生变化感兴趣的场合有用。
主题对象知道有观察者存在，设置会维护观察者的一个队列；而从广义的角度看，观察者模式是中传递变化数据的模式，需要查看对象属性时就会使用的一种模式，主题对象不知道观察者的存在，更像是围观者。
需要知道主题对象的状态，所以即使在主题对象没有发生改变的时候，观察者也可能会去访问主题对象。
换句话说广义观察者模式，是在不同的对象之间传递数据的一种模式。
观察者模式应当是在面向对象编程中被大规模使用的设计模式之一。
从方法论的角度出发，传统的认知论认为，世界是由对象组成的，我们通过不停的观察和了解就能够了解对象的本质。
整个人类的认知模型就是建立在“观察”这种行为之上的。
我们通过不停与世界中的其他对象交互，并观察之来了解这个世界。
同样，在程序的世界中，我们构建的每一个实例，也是通过不不停的与其他对象交互（查看其他对象的状态，或者改变其他对象的状态），并通过观察其他实例的变化并作出响应，以来完成功能。
这也就是，为什么会把观察模式单独提出来，做一个专门的剖析的原因——在我看来他是很多其他设计模式的基础模式，并且是编程中极其重要的一种设计模式。
经典观察者模式
经典观察者模式被认为是对象的行为模式，又叫发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-监听器（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。
经典观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。
这个主题对象在状态上发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己或者做出相应的一些动作。
在文章一开始举的例子就是典型观察者模式的应用。
而在IOS开发中我们可能会接触到的经典观察者模式的实现方式，有这么几种：
NSNotificationCenter、KVO、Delegate等
感知通知方式
在经典观察者模式中，因为观察者感知到主题对象变化方式的不同，又分为推模型和拉模型两种方式。
推模型
主题对象向观察者推送主题的详细信息，不管观察者是否需要，推送的信息通常是主题对象的全部或者部分数据。
推模型实现了观察者和主题对象的解耦，两者之间没有过度的依赖关系。
但是推模型每次都会以广播的方式，向所有观察者发送通知。
所有观察者被动的接受通知。
当通知的内容过多时，多个观察者同时接收，可能会对网络、内存（有些时候还会涉及IO）有较大影响。
在IOS中典型的推模型实现方式为NSNotificationCenter和KVO。
NSNotificationCenter
NSnotificationCenter是一种典型的有调度中心的观察者模式实现方式。
以NSNotificationCenter为中心，观察者往Center中注册对某个主题对象的变化感兴趣，主题对象通过NSNotificationCenter进行变化广播。
这种模型就是文章开始发布订阅报纸在OC中的一种类似实现。
所有的观察和监听行为都向同一个中心注册，所有对象的变化也都通过同一个中心向外广播。
SNotificationCenter就像一个枢纽一样，处在整个观察者模式的核心位置，调度着消息在观察者和监听者之间传递。
一次完整的观察过程如上图所示。
整个过程中，关键的类有这么几个（介绍顺序按照完成顺序）：
1.观察者Observer，一般继承自NSObject，通过NSNotificationCenter的addObserver:
selector:
name:
object接口来注册对某一类型通知感兴趣.在注册时候一定要注意，NSNotificationCenter不会对观察者进行引用计数+1的操作，我们在程序中释放观察者的时候，一定要去报从center中将其注销了。
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-（void）handleMessage:
（NSNotification*）nc{
//解析消息内容
NSDictionary*userInfo=[ncuserInfo];
}
-（void）commonInit
{
//注册观察者
[[NSNotificationCenterdefaultCenter]addObserver:
selfselector:
@selector（handleMessage:
）name:
kDZTestNotificatonMessageobject:
nil];
}
2.通知中心NSNotificationCenter，通知的枢纽。
3.主题对象，被观察的对象，通过postNotificationName:
object:
userInfo:
发送某一类型通知，广播改变。
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-（void）postMessage
{
[[NSNotificationCenterdefaultCenter]postNotificationName:
kDZTestNotificatonMessageobject:
NiluserInfo:
@{}];
}
4.通知对象NSNotification，当有通知来的时候，Center会调用观察者注册的接口来广播通知，同时传递存储着更改内容的NSNotification对象。
apple版实现的NotificationCenter让我用起来不太爽的几个小问题
在使用NSNotificationCenter的时候，从编程的角度来讲我们往往不止是希望能够做到功能实现，还能希望编码效率和整个工程的可维护性良好。
而Apple提供的以NSNotificationCenter为中心的观察者模式实现，在可维护性和效率上存在以下缺点：
1.每个注册的地方需要同时注册一个函数，这将会带来大量的编码工作。
仔细分析能够发现，其实我们每个观察者每次注册的函数几乎都是雷同的。
这就是种变相的CtrlCV，是典型的丑陋和难维护的代码。
2.每个观察者的回调函数，都需要对主题对象发送来的消息进行解包的操作。
从UserInfo中通过KeyValue的方式，将消息解析出来，而后进行操作。
试想一下，工程中有100个地方，同时对前面中在响应变化的函数中进行了解包的操作。
而后期需求变化需要多传一个内容的时候，将会是一场维护上的灾难。
3.当大规模使用观察者模式的时候，我们往往在dealloc处加上一句:
[[NSNotificationCenterdefaultCenter]removeObserver:
self]
而在实际使用过程中，会发现该函数的性能是比较低下的。
在整个启动过程中，进行了10000次RemoveObserver操作，
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@implementationDZMessage
-（void）dealloc
{
[[NSNotificationCenterdefaultCenter]removeObserver:
self];
}
....
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for（inti=0;i<10000;i++）{
DZMessage*message=[DZMessagenew];
}
4.通过下图可以看出这一过程消耗了23.4%的CPU，说明这一函数的效率还是很低的。
这还是只有一种消息类型的存在下有这样的结果，如果整个NotificationCenter中混杂着多种消息类型，那么恐怕对于性能来说将会是灾难性的。
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for（inti=0;i<10000;i++）{
DZMessage*message=[DZMessagenew];
[[NSNotificationCenterdefaultCenter]addObserver:
selfselector:
@selector（handle）name:
[@（i）stringValue]object:
nil];
}
5.增加了多种消息类型之后，RemoveObserver占用了启动过程中63.9%的CPU消耗。
而由于Apple没有提供Center的源码，所以修改这个Center几乎不可能了。
改进版的有中心观察者模式（DZNotificationCenter）
GitHub地址 在设计的时候考虑到以上用起来不爽的地方，进行了优化：
1.将解包到执行函数的操作进行了封装，只需要提供某消息类型的解包block和消息类型对应的protocol，当有消息到达的时候，消息中心会进行统一解包，并直接调用观察者相应的函数。
2.对观察者的维护机制进行优化（还未做完），提升查找和删除观察者的效率。
DZNotificationCenter的用法和NSNotificationCenter在注册和注销观察者的地方是一样的，不一样的地方在于，你在使用的时候需要提供解析消息的block。
你可以通过两种方式来提供。
∙直接注册的方式
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[DZDefaultNotificationCenteraddDecodeNotificationBlock:
^SEL（NSDictionary*userInfo,NSMutableArray*__autoreleasing*params）{
NSString*key=userInfo[@"key"];
if（params!
=NULL）{
*params=[NSMutableArraynew];
}
[*params addObject:
key];
return@selector（handleTestMessageWithKey:
）;
}forMessage:
kDZMessageTest];
∙实现DZNotificationInitDelegaete协议，当整个工程中大规模使用观察者的时候，建议使用该方式。
这样有利于统一管理所有的解析方式。
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-（DZDecodeNotificationBlock）decodeNotification:
（NSString*）messageforCenter:
（DZNotificationCenter*）center
{
if（message==kDZMessageTest）{
return^（NSDictionary*userInfo,NSMutableArray*__autoreleasing*params）{
NSString*key=userInfo[@"key"];
if（params!
=NULL）{
*params=[NSMutableArraynew];
}
[*params addObject:
key];
return@selector（handlePortMessage:
）;
};
}
returnnil;
}
在使用的过程中为了，能够保证在观察者处能够回调相同的函数，可以实现针对某一消息类型的protocol
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@protocolDZTestMessageInterface<NSObject>
-（void）handleTestMessageWithKey:
（NSString*）key;
@end
这样就能够保证，在使用观察者的地方不用反复的拼函数名和解析消息内容了。
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@interfaceDZViewController（）<DZTestMessageInterface>
@end
@implementationDZViewController
....
-（void）handleTestMessageWithKey:
（NSString*）key
{
self.showLabel.text=[NSStringstringWithFormat:
@"getmessagewith%@",key];
}
....
KVO
KVO的全称是Key-ValueObserver，即键值观察。
是一种没有中心枢纽的观察者模式的实现方式。
一个主题对象管理所有依赖于它的观察者对象，并且在自身状态发生改变的时候主动通知观察者对象。
让我们先看一个完整的示例：
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staticNSString*constkKVOPathKey=@"key";
@implementationDZKVOTest
-（void）setMessage:
（DZMessage*）message
{
if（message!
=_message）{
if（_message）{
[_messageremoveObserver:
selfforKeyPath:
kKVOPathKey];
}
if（message）{
[messageaddObserver:
selfforKeyPath:
kKVOPathKeyoptions:
NSKeyValueObservingOptionNewcontext:
Nil];
}
_message=message;
}
}
-（void）observeValueForKeyPath:
（NSString*）keyPathofObject:
（id）objectchange:
（NSDictionary*）changecontext:
（void*）context
{
if（[keyPathisEqual:
kKVOPathKey]&&object==_message）{
NSLog（@"get%@",change）;
}
}
-（void）postMessage
{
_message.key=@"asdfasd";
}
@end
完成一次完整的改变通知过程，经过以下几次过程:
1.注册观察者[messageaddObserver:
selfforKeyPath:
kKVOPathKeyoptions:
NSKeyValueObservingOptionNewcontext:
Nil];
2.更改主题对象属性的值，即触发发送更改的通知 _message.key=@"asdfasd";
3.在制定的回调函数中，处理收到的更改通知
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-（void）observeValueForKeyPath:
（NSString*）keyPathofObject:
（id）objectchange:
（NSDictionary*）changecontext:
（void*）context
{
if（[keyPathisEqual:
kKVOPathKey]&&object==_message）{
NSLog（@"get%@",change）;
}
}
4.注销观察者 [_messageremoveObserver:
selfforKeyPath:
kKVOPathKey];
KVO实现原理
一般情况下对于使用Property的属性，objc会为其自动添加键值观察功能，你只需要写一句@property（noatomic,assign）floatage 就能够获得age的键值观察功能。
而为了更深入的探讨一下，KVO的实现原理我们先手动实现一下KVO：
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@implementationDZKVOManual
-（void）setAge:
（int）age
{
[selfwillChangeValueForKey:
kKVOPathAge];
if（age!
=_age）{
_age=age;
}
[selfdidChangeValueForKey:
kKVOPathAge];
}
//经验证 会先去调用automaticallyNotifiesObserversForKey:
当该函数没有时才会调用automaticallyNotifiesObserversOfAge。
这个函数应该是编译器，自动增加的一个函数，使用xcode能够自动提示出来。
的确很强大。
//+（BOOL）automaticallyNotifiesObserversOfAge
//{
// returnNO;
//}
+（BOOL）automaticallyNotifiesObserversForKey:
（NSString*）key
{
if（key==kKVOPathAge）{
returnNO;
}
return[superautomaticallyNotifiesObserversForKey:
key];
}
@end
首先，需要手动实现属性的setter方法，并在设置操作的前后分别调用willChangeValueForKey:
和didChangeValueForKey方法，这两个方法用于通知系统该key的属性值即将和已经变更了；
其次，要实现类方法automaticallyNotifiesObserversForKey，并在其中设置对该key不自动发送通知（返回NO即可）。
这里要注意，对其它非手动实现的key，要转交给super来处理。
在这里的手动实现，主要是手动实现了主题对象变更向外广播的过程。
后续如何广播到观察者和观察者如何响应我们没有实现，其实这两个过程apple已经封装的很好了，猜测一下的话，应该是主题对象会维护一个观察者的队列，当本身属性发生变动，接受到通知的时候，找到相关属性的观察者队列，依次调用observeValueForKeyPath:
（NSString*）keyPathofObject:
（id）objectchange:
（NSDictionary*）changecontext:
（void*）context来广播更改。
还有一个疑问，就是在自动实现KVO的时候，系统是否和我们手动实现做了同样的事情呢？
自动实现KVO及其原理
我们仔细来观察一下在使用KVO的过程中类DZMessage的一个实例发生了什么变化：
在使用KVO之前：
当调用Setter方法，并打了断点的时候：
神奇的发现类的isa指针发生了变化，我们原本的类叫做DZMessage，而使用KVO后类名变成了NSKVONotifying_DZMessage。
这说明objc在运行时对我们的类做了些什么。
我们从Apple的文档Key-ValueObservingImplementationDetails找到了一些线索。
Automatickey-valueobservingisimplementedusingatechniquecalledisa-swizzling.Theisapointer,asthenamesuggests,pointstotheobject’sclasswhichmaintainsadispatchtable.Thisdispatchtableessentiallycontainspointerstothemethodstheclassimplements,amongotherdata.Whenanobserverisregisteredforanattributeofanobjecttheisapointeroftheobservedobjectismodified,pointingtoanintermediateclassratherthanatthetrueclass.Asaresultthevalueoftheisapointerdoesnotnecessarilyreflecttheactualclassoftheinstance.Youshouldneverrelyontheisapointertodetermineclassmembership.Instead,youshouldusetheclassmethodtodeterminetheclassofanobjectinstance.
当某一个类的实例第一次使用KVO的时候，系统就会在运行期间动态的创建该类的一个派生类，该类的命名规则一般是以NSKVONotifying为前缀，以原本的类名为后缀。
并且将原型的对象的isa指针指向该派生类。
同时在派生类中重载了使用KVO的属性的setter方法，在重载的setter方法中实现真正的通知机制，正如前面我们手动实现KVO一样。
这么做是基于设置属性会调用setter方法，而通过重写就获得了KVO需要的通知机制。
当然前提是要通过遵循KVO的属性设置方式来变更属性值，如果仅是直接修改属性对应的成员变量，是无法实现KVO的。
同时派生类还重写了class方法以“欺骗”外部调用者它就是起初的那个类。
因此这个对象就成为该派生类的对象了，因而在该对象上对setter的调用就会调用重写的setter，从而激活键值通知机制。
此外，派生类还重写了dealloc方法来释放资源。
拉模型
拉模型是指主题对象在通知观察者的时候，只传递少量信息或者只是通知变化。
如
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