NNPopObjc:在 Objective-C 上进行面向协议的编程

本文将介绍基于 NNPopObjc 1   在 Objective-C 上进行面向协议的编程。因为全部内容比较长,所以分成了上下两个部分,本文 (上) 主要介绍了 NNPopObjc 的使用,包括默认协议扩展、约束协议扩展等。下半部分,用于介绍 NNPopObjc 的实现思路和原理。

引子

基于 Swift 特性,Apple 在 2015 年 WWDC 上提出了面向协议编程 (Protocol Oriented Programming,以下简称 POP)的编程范式。相比与传统的面向对象编程 (OOP),POP 显得更加灵活。但是由于 Objective-C 缺失协议扩展能力,导致 Objective-C 无法基于 POP 范式进行项目开发。NNPopObjc 用于为 Objective-C 提供协议扩展能力,从而实现 Objective-C 的面向协议编程。

协议扩展

通过协议扩展,可以为协议提供类方法、对象方法以及计算属性的默认实现。如果遵循该协议的类提供了自己所需方法或属性方法的实现,则将使用该类的实现,不使用扩展提供的实现。

协议定义中方法申明分为:@required 和 @optional ,由于 @required 声明的方法必须由遵守协议的类进行实现,所以由 @required 申明的方法一定会使用当前类的实现。

NNPopObjc 提供两个宏函数关键字:

• @nn_extension(...)

• @nn_where(...)

默认协议扩展

实现一个协议扩展,不对扩展进行任何约束,那么此扩展被认为是该协议的默认扩展。

声明一个 NNCodeProtocol 协议

@protocol NNCodeProtocol <NSObject>

@optional
+ (void)sayHelloPop;
- (void)sayHelloPop;

@end

为 NNCodeProtocol 协议提供默认实现

@nn_extension(NNCodeProtocol)

+ (void)sayHelloPop {
    DLog(@"+[%@ %s] code says hello pop", self, sel_getName(_cmd));
}

- (void)sayHelloPop {
    DLog(@"-[%@ %s] code says hello pop", [self class], sel_getName(_cmd));
}

@end

定义 NNCodeC 遵守 NNCodeProtocol 协议

// 类声明
@interface NNCodeC : NSObject <NNCodeProtocol>

@end
// 类实现
@implementation NNCodeC

@end

方法调用

[NNCodeC sayHelloPop];
[[NNCodeC new] sayHelloPop];

输出结果

+[NNCodeC sayHelloPop] code says hello pop
-[NNCodeC sayHelloPop] code says hello pop

约束协议扩展

@nn_where 关键字

NNPopObjc 提供 @nn_where 关键字为协议扩展提供约束,遵守协议的类需要满足约束才能够使用协议扩展提供的方法实现。

下面示例中通过 @nn_where 为 NNCodeProtocol 扩展添加了约束,约束要求遵守协议的类必须是 NNCodeObjc,其中 self 即当前要遵守协议的类。

@nn_extension(NNCodeProtocol, @nn_where(self == [NNCodeObjc class]))

+ (void)sayHelloPop {
    DLog(@"+[%@ %s] objc says hello pop", self, sel_getName(_cmd));
}

- (void)sayHelloPop {
    DLog(@"-[%@ %s] objc says hello pop", [self class], sel_getName(_cmd));
}

@end

方法调用

[NNCodeC sayHelloPop];
[[NNCodeC new] sayHelloPop];
[NNCodeObjc sayHelloPop];
[[NNCodeObjc new] sayHelloPop];

NNCodeObjc 优先使用满足约束协议的实现,输出结果

+[NNCodeC sayHelloPop] code says hello pop
-[NNCodeC sayHelloPop] code says hello pop
+[NNCodeObjc sayHelloPop] objc says hello pop
-[NNCodeObjc sayHelloPop] objc says hello pop

类遵守协议列表

在约束协议扩展的 @nn_where 关键字后,可以跟随多个其他协议。遵守协议的类也必须同时要遵守该列表中所有的协议。

协议扩展增加协议列表后,在协议扩展中可以访问协议列表声明的方法,使协议扩展变的更加灵活。

定义一个协议

@protocol NNCodeNameProtocol <NSObject>

@optional
@property (nonatomic, strong) NSString* name;

@end

修改 NNCodeC 遵守该协议,并实现协议属性

@interface NNCodeC : NSObject < NNCodeProtocol, NNCodeNameProtocol>

@property (nonatomic, strong) NSString *name;

@end

修改 NNCodeProtocol 的约束协议扩展,访问 name 属性。

@nn_extension(NNCodeProtocol, @nn_where(), NNCodeNameProtocol)

+ (void)sayHelloPop {
    DLog(@"+[%@ %s] code says hello pop", self, sel_getName(_cmd));
}

- (void)sayHelloPop {
    DLog(@"-[%@ %s] code says hello pop, i am %@ ", [self class], sel_getName(_cmd), self.name);
}

@end

方法调用

[NNCodeC sayHelloPop];
NNCodeC *objc = [NNCodeC new];
objc.who = @"c";
[objc sayHelloPop];

输出结果

+[NNCodeC sayHelloPop] code says hello pop
-[NNCodeC sayHelloPop] code says hello pop, i am c

协议继承

在 NNCodeObjc 中扩展支持协议继承。

声明一个协议 NNCodeWhoProtocol 继承自 NNCodeProtocol

@protocol NNCodeWhoProtocol <NNCodeProtocol>

@optional
@property (nonatomic, strong) NSString* who;

@end

为 NNCodeWhoProtocol 协议提供扩展

@nn_extension(NNCodeWhoProtocol, @nn_where(), NNCodeNameProtocol)

- (void)sayHelloPop {
    DLog(@"-[%@ %s] code says hello pop", [self class], sel_getName(_cmd));
}

- (NSString *)who {
    NSString *who = [NSString stringWithFormat:@"-[%@ %s] code says I am %@", [self class], sel_getName(_cmd), self.name];
    return who;
}

- (void)setWho:(NSString *)who {
    self.name = who;
}

@end

方法调用

[NNCodeC sayHelloPop];
NNCodeC *objc = [NNCodeC new];
objc.who = @"c";
[objc sayHelloPop];
DLog(@"%@", c.who);

输出结果

+[NNCodeC sayHelloPop] code says hello pop
-[NNCodeC sayHelloPop] code says hello pop
-[NNCodeC who] code says I am c

同一协议多个扩展的问题

协议的扩展分为两类:

• 默认协议扩展

• 约束协议扩展

同一协议可以多个扩展,但在遵守协议类的角度,一个协议的默认协议扩展和约束协议扩展分别不能为多个,(即 默认协议扩展的个数 <= 1 && 约束协议扩展的个数 <= 1),如果存在多个就会产生所谓的“菱形缺陷”问题,程序执行时会触发 NNPopObjc assert 断言。

一个使用示例

ProtocolNetwork 是 喵神王巍 在 MDCC 16 (移动开发者大会) iOS 专场《面向协议编程与 Cocoa 的邂逅》主题演讲时使用的 Demo 工程, Demo 演示了 Swift 面向协议编程在 Cocoa 中的使用示例。

ProtocolNetworkObjc 2   是基于 NNPopObjc 完全复刻的 Objective-C 版 ProtocolNetwork 。

由于 ProtocolNetworkObjc 完全复刻 ProtocolNetwork,具体代码演变及分析可参考:喵神王巍的博客 面向协议编程与 Cocoa 的邂逅 (下) 中相关内容。限于篇幅,本文不对代码进行讲解。

参考

[1]https://github.com/amisare/NNPopObjc

[2]https://github.com/amisare/ProtocolNetworkObjc

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