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神奇的 BlocksKit (一)
Blog: Draveness
高能预警:本篇文章非常长,因为 BlocksKit 的实现还是比较复杂和有意的。这篇文章不是为了剖析 iOS 开发中的 block 的实现以及它是如何组成甚至使用的,如果你想通过这篇文章来了解 block 的实现,它并不能帮到你。
Block 到底是什么?这可能是困扰很多 iOS 初学者的一个问题。如果你在 Google 上搜索类似的问题时,可以查找到几十万条结果,block 在 iOS 开发中有着非常重要的地位,而且它的作用也越来越重要。
概述
这篇文章仅对 BlocksKit v2.2.5 的源代码进行分析,从框架的内部理解下面的功能是如何实现的:
- 为
NSArray
、NSDictionary
和NSSet
等集合类型以及对应的可变集合类型NSMutableArray
、NSMutableDictionary
和NSMutableSet
添加bk_each:
等方法完成对集合中元素的快速遍历 - 使用 block 对
NSObject
对象 KVO - 为
UIView
对象添加bk_whenTapped:
等方法快速添加手势 - 使用 block 替换
UIKit
中的delegate
,涉及到核心模块DynamicDelegate
。
BlocksKit 框架中包括但不仅限于上述的功能,这篇文章是对 v2.2.5 版本源代码的分析,其它版本的功能不会在本篇文章中具体讨论。
如何提供简洁的遍历方法
BlocksKit 实现的最简单的功能就是为集合类型添加方法遍历集合中的元素。
[@[@1,@2,@3] bk_each:^(id obj) {
NSLog(@"%@",obj);
}];
这段代码非常简单,我们可以使用 enumerateObjectsUsingBlock:
方法替代 bk_each:
方法:
[@[@1,@2,@3] enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj,NSUInteger idx,BOOL *stop) {
NSLog(@"%@",obj);
}];
2016-03-05 16:02:57.295 Draveness[10725:453402] 1
2016-03-05 16:02:57.296 Draveness[10725:453402] 2
2016-03-05 16:02:57.297 Draveness[10725:453402] 3
这部分代码的实现也没什么难度:
- (void)bk_each:(void (^)(id obj))block
{
NSParameterAssert(block != nil);
[self enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj,NSUInteger idx,BOOL *stop) {
block(obj);
}];
}
它在 block 执行前会判断传进来的 block 是否为空,然后就是调用遍历方法,把数组中的每一个 obj
传给 block。
BlocksKit 在这些集合类中所添加的一些方法在 Ruby、Haskell 等语言中也同样存在。如果你接触过上面的语言,理解这里方法的功能也就更容易了,不过这不是这篇文章关注的主要内容。
// NSArray+BlocksKit.h
- (void)bk_each:(void (^)(id obj))block;
- (void)bk_apply:(void (^)(id obj))block;
- (id)bk_match:(BOOL (^)(id obj))block;
- (NSArray *)bk_select:(BOOL (^)(id obj))block;
- (NSArray *)bk_reject:(BOOL (^)(id obj))block;
- (NSArray *)bk_map:(id (^)(id obj))block;
- (id)bk_reduce:(id)initial withBlock:(id (^)(id sum,id obj))block;
- (NSInteger)bk_reduceInteger:(NSInteger)initial withBlock:(NSInteger(^)(NSInteger result,id obj))block;
- (CGFloat)bk_reduceFloat:(CGFloat)inital withBlock:(CGFloat(^)(CGFloat result,id obj))block;
- (BOOL)bk_any:(BOOL (^)(id obj))block;
- (BOOL)bk_none:(BOOL (^)(id obj))block;
- (BOOL)bk_all:(BOOL (^)(id obj))block;
- (BOOL)bk_corresponds:(NSArray *)list withBlock:(BOOL (^)(id obj1,id obj2))block;
NSObject 上的魔法
NSObject
是 iOS 中的『上帝类』。
在 NSObject
上添加的方法几乎会添加到 Cocoa Touch 中的所有类上,关于 NSObject
的讨论和总共分为以下三部分进行:
- AssociatedObject
- BlockExecution
- BlockObservation
添加 AssociatedObject
经常跟 runtime 打交道的人不可能不知道 AssociatedObject ,当我们想要为一个已经存在的类添加属性时,就需要用到 AssociatedObject 为类添加属性,而 BlocksKit 提供了更简单的方法来实现,不需要新建一个分类。
NSObject *test = [[NSObject alloc] init];
[test bk_associateValue:@"Draveness" withKey:@" name"];
NSLog(@"%@",[test bk_associatedValueForKey:@"name"]);
2016-03-05 16:02:25.761 Draveness[10699:452125] Draveness
这里我们使用了 bk_associateValue:withKey:
和 bk_associatedValueForKey:
两个方法设置和获取 name
对应的值 Draveness
.
- (void)bk_associateValue:(id)value withKey:(const void *)key
{
objc_setAssociatedObject(self,key,value,OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
这里的 OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC
表示当前属性为 retain
nonatomic
的,还有其它的参数如下:
/**
* Policies related to associative references.
* These are options to objc_setAssociatedObject()
*/
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t,objc_AssociationPolicy) {
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, /**< Specifies a weak reference to the associated object. */
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1,/**< Specifies a strong reference to the associated object.
* The association is not made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, /**< Specifies that the associated object is copied.
* The association is not made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, /**< Specifies a strong reference to the associated object.
* The association is made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 /**< Specifies that the associated object is copied.
* The association is made atomically. */
};
上面的这个 NS_ENUM 也没什么好说的,需要注意的是这里没有 weak
属性。
BlocksKit 通过另一种方式实现了『弱属性』:
- (void)bk_weaklyAssociateValue:(__autoreleasing id)value withKey:(const void *)key
{
_BKWeakAssociatedObject *assoc = objc_getAssociatedObject(self,key);
if (!assoc) {
assoc = [_BKWeakAssociatedObject new];
[self bk_associateValue:assoc withKey:key];
}
assoc.value = value;
}
在这里先获取了一个 _BKWeakAssociatedObject
对象 assoc
,然后更新这个对象的属性 value
。
因为直接使用 AssociatedObject 不能为对象添加弱属性,所以在这里添加了一个对象,然后让这个对象持有一个弱属性:
@interface _BKWeakAssociatedObject : NSObject
@property (nonatomic,weak) id value;
@end
@implementation _BKWeakAssociatedObject
@end
这就是 BlocksKit 实现弱属性的方法,我觉得这个实现的方法还是比较简洁的。
getter 方法的实现也非常类似:
- (id)bk_associatedValueForKey:(const void *)key
{
id value = objc_getAssociatedObject(self,key);
if (value && [value isKindOfClass:[_BKWeakAssociatedObject class]]) {
return [(_BKWeakAssociatedObject *)value value];
}
return value;
}
在任意对象上执行 block
通过这个类提供的一些接口,可以在任意对象上快速执行线程安全、异步的 block,而且这些 block 也可以在执行之前取消。
- (id <NSObject,NSCopying>)bk_performOnQueue:(dispatch_queue_t)queue afterDelay:(NSTimeInterval)delay usingBlock:(void (^)(id obj))block
{
NSParameterAssert(block != nil);
return BKDispatchCancellableBlock(queue,delay,^{
block(self);
});
}
判断 block 是否为空在这里都是细枝末节,这个方法中最关键的也就是它返回了一个可以取消的 block,而这个 block 就是用静态函数 BKDispatchCancellableBlock
生成的。
static id <NSObject,NSCopying> BKDispatchCancellableBlock(dispatch_queue_t queue,NSTimeInterval delay,void(^block)(void)) {
dispatch_time_t time = BKTimeDelay(delay);
#if DISPATCH_CANCELLATION_SUPPORTED
if (BKSupportsDispatchCancellation()) {
dispatch_block_t ret = dispatch_block_create(0,block);
dispatch_after(time,queue,ret);
return ret;
}
#endif
__block BOOL cancelled = NO;
void (^wrapper)(BOOL) = ^(BOOL cancel) {
if (cancel) {
cancelled = YES;
return;
}
if (!cancelled) block();
};
dispatch_after(time,queue,^{
wrapper(NO);
});
return wrapper;
}
这个函数首先会执行 BKSupportsDispatchCancellation
来判断当前平台和版本是否支持使用 GCD 取消 block,当然一般都是支持的:
- 函数返回的是
YES
,那么在 block 被派发到指定队列之后就会返回这个dispatch_block_t
类型的 block - 函数返回的是
NO
,那么就会就会手动包装一个可以取消的 block,具体实现的部分如下:
__block BOOL cancelled = NO;
void (^wrapper)(BOOL) = ^(BOOL cancel) {
if (cancel) {
cancelled = YES;
return;
}
if (!cancelled) block();
};
dispatch_after(time,queue,^{
wrapper(NO);
});
return wrapper;
上面这部分代码就先创建一个 wrapper
block,然后派发到指定队列,派发到指定队列的这个 block 是一定会执行的,但是怎么取消这个 block 呢?
如果当前 block 没有执行,我们在外面调用一次 wrapper(YES)
时,block 内部的 cancelled
变量就会被设置为 YES
,所以 block 就不会执行。
dispatch_after --- cancelled = NO
wrapper(YES) --- cancelled = YES
wrapper(NO) --- cancelled = YES
block 不会执行
这是实现取消的关键部分:
+ (void)bk_cancelBlock:(id <NSObject,NSCopying>)block
{
NSParameterAssert(block != nil);
#if DISPATCH_CANCELLATION_SUPPORTED
if (BKSupportsDispatchCancellation()) {
dispatch_block_cancel((dispatch_block_t)block);
return;
}
#endif
void (^wrapper)(BOOL) = (void(^)(BOOL))block;
wrapper(YES);
}
- GCD 支持取消 block,那么直接调用
dispatch_block_cancel
函数取消 block - GCD 不支持取消 block 那么调用一次
wrapper(YES)
使用 Block 封装 KVO
BlocksKit 对 KVO 的封装由两部分组成:
NSObject
的分类负责提供便利方法- 私有类
_BKObserver
具体实现原生的 KVO 功能
提供接口并在 dealloc
时停止 BlockObservation
NSObject+BKBlockObservation
这个分类中的大部分接口都会调用这个方法:
- (void)bk_addObserverForKeyPaths:(NSArray *)keyPaths identifier:(NSString *)identifier options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(BKObserverContext)context task:(id)task
{
#1: 检查参数,省略
#2: 使用神奇的方法在分类中覆写 dealloc
NSMutableDictionary *dict;
_BKObserver *observer = [[_BKObserver alloc] initWithObservee:self keyPaths:keyPaths context:context task:task];
[observer startObservingWithOptions:options];
#3: 惰性初始化 bk_observerBlocks 也就是下面的 dict,省略
dict[identifier] = observer;
}
我们不会在这里讨论 #1
、#3
部分,再详细阅读 #2
部分代码之前,先来看一下这个省略了绝大部分细节的核心方法。
使用传入方法的参数创建了一个 _BKObserver
对象,然后调用 startObservingWithOptions:
方法开始 KVO 观测相应的属性,然后以 {identifier,obeserver}
的形式存到字典中保存。
这里实在没什么新意,我们在下一小节中会介绍 startObservingWithOptions:
这一方法。
在分类中调剂 dealloc 方法
这个问题我觉得是非常值得讨论的一个问题,也是我最近在写框架时遇到很棘手的一个问题。
当我们在分类中注册一些通知或者使用 KVO 时,很有可能会找不到注销这些通知的时机。
因为在分类中是无法直接实现 dealloc
方法的。 在 iOS8 以及之前的版本,如果某个对象被释放了,但是刚对象的注册的通知没有被移除,那么当事件再次发生,就会向已经释放的对象发出通知,整个程序就会崩溃。
这里解决的办法就十分的巧妙:
Class classToSwizzle = self.class;
// 获取所有修改过 dealloc 方法的类
NSMutableSet *classes = self.class.bk_observedClassesHash;
// 保证互斥避免 classes 出现难以预测的结果
@synchronized (classes) {
// 获取当前类名,并判断是否修改过 dealloc 方法以减少这部分代码的调用次数
NSString *className = NSStringFromClass(classToSwizzle);
if (![classes containsObject:className]) {
// 这里的 sel_registerName 方法会返回 dealloc 的 selector,因为 dealloc 已经注册过
SEL deallocSelector = sel_registerName("dealloc");
__block void (*originalDealloc)(__unsafe_unretained id,SEL) = NULL;
// 实现新的 dealloc 方法
id newDealloc = ^(__unsafe_unretained id objSelf) {
//在方法 dealloc 之前移除所有 observer
[objSelf bk_removeAllBlockObservers];
if (originalDealloc == NULL) {
// 如果原有的 dealloc 方法没有被找到就会查找父类的 dealloc 方法,调用父类的 dealloc 方法
struct objc_super superInfo = {
.receiver = objSelf,
.super_class = class_getSuperclass(classToSwizzle)
};
void (*msgSend)(struct objc_super *,SEL) = (__typeof__(msgSend))objc_msgSendSuper;
msgSend(&superInfo,deallocSelector);
} else {
// 如果 dealloc 方法被找到就会直接调用该方法,并传入参数
originalDealloc(objSelf,deallocSelector);
}
};
// 构建选择子实现 IMP
IMP newDeallocIMP = imp_implementationWithBlock(newDealloc);
// 向当前类添加方法,但是多半不会成功,因为类已经有 dealloc 方法
if (!class_addMethod(classToSwizzle,deallocSelector,newDeallocIMP,"v@:")) {
// 获取原有 dealloc 实例方法
Method deallocMethod = class_getInstanceMethod(classToSwizzle,deallocSelector);
// 存储 dealloc 方法实现防止在 set 的过程中调用该方法
originalDealloc = (void(*)(__unsafe_unretained id,SEL))method_getImplementation(deallocMethod);
// 重新设置 dealloc 方法的实现,并存储到 originalDealloc 防止方法实现改变
originalDealloc = (void(*)(__unsafe_unretained id,SEL))method_setImplementation(deallocMethod,newDeallocIMP);
}
// 将当前类名添加到已经改变的类的集合中
[classes addObject:className];
}
}
这部分代码的执行顺序如下:
- 首先调用
bk_observedClassesHash
类方法获取所有修改过dealloc
方法的类的集合classes
- 使用
@synchronized (classes)
保证互斥,避免同时修改classes
集合的类过多出现意料之外的结果 - 判断即将调剂方法的类
classToSwizzle
是否调剂过dealloc
方法 - 如果
dealloc
方法没有调剂过,就会通过sel_registerName("dealloc")
方法获取选择子,这行代码并不会真正注册dealloc
选择子而是会获取dealloc
的选择子,具体原因可以看这个方法的实现 sel_registerName - 在新的
dealloc
中添加移除 Observer 的方法, 再调用原有的dealloc
id newDealloc = ^(__unsafe_unretained id objSelf) {
[objSelf bk_removeAllBlockObservers];
if (originalDealloc == NULL) {
struct objc_super superInfo = {
.receiver = objSelf,
.super_class = class_getSuperclass(classToSwizzle)
};
void (*msgSend)(struct objc_super *,SEL) = (__typeof__(msgSend))objc_msgSendSuper;
msgSend(&superInfo,deallocSelector);
} else {
originalDealloc(objSelf,deallocSelector);
}
};
IMP newDeallocIMP = imp_implementationWithBlock(newDealloc);
1. 调用 `bk_removeAllBlockObservers` 方法移除所有观察者,也就是这段代码的最终目的
2. 根据 `originalDealloc` 是否为空,决定是向父类发送消息,还是直接调用 `originalDealloc` 并传入 `objSelf,deallocSelector` 作为参数
在我们获得了新
dealloc
方法的选择子和IMP
时,就要改变原有的dealloc
的实现了if (!class_addMethod(classToSwizzle,deallocSelector,newDeallocIMP,"v@:")) { // The class already contains a method implementation. Method deallocMethod = class_getInstanceMethod(classToSwizzle,deallocSelector); // We need to store original implementation before setting new implementation // in case method is called at the time of setting. originalDealloc = (void(*)(__unsafe_unretained id,SEL))method_getImplementation(deallocMethod); // We need to store original implementation again,in case it just changed. originalDealloc = (void(*)(__unsafe_unretained id,SEL))method_setImplementation(deallocMethod,newDeallocIMP); }
- 调用
class_addMethod
方法为当前类添加选择子为dealloc
的方法(当然 99.99% 的可能不会成功) - 获取原有的
dealloc
实例方法 - 将原有的实现保存到
originalDealloc
中,防止使用method_setImplementation
重新设置该方法的过程中调用dealloc
导致无方法可用 - 重新设置
dealloc
方法的实现。同样,将实现存储到originalDealloc
中防止实现改变
- 调用
关于在分类中调剂 dealloc
方法的这部分到这里就结束了,下一节将继续分析私有类 _BKObserver
。
私有类 _BKObserver
_BKObserver
是用来观测属性的对象,它在接口中定义了 4 个属性:
@property (nonatomic,readonly,unsafe_unretained) id observee;
@property (nonatomic,readonly) NSMutableArray *keyPaths;
@property (nonatomic,readonly) id task;
@property (nonatomic,readonly) BKObserverContext context;
上面四个属性的具体作用在这里不说了,上面的 bk_addObserverForKeyPaths:identifier:options:context:
方法中调用 _BKObserver
的初始化方法 initWithObservee:keyPaths:context:task:
太简单了也不说了。
_BKObserver *observer = [[_BKObserver alloc] initWithObservee:self keyPaths:keyPaths context:context task:task];
[observer startObservingWithOptions:options];
上面的第一行代码生成一个 observer
实例之后立刻调用了 startObservingWithOptions:
方法开始观测对应的 keyPath
:
- (void)startObservingWithOptions:(NSKeyValueObservingOptions)options
{
@synchronized(self) {
if (_isObserving) return;
#1:遍历 keyPaths 实现 KVO
_isObserving = YES;
}
}
startObservingWithOptions:
方法最重要的就是第 #1
部分:
[self.keyPaths bk_each:^(NSString *keyPath) {
[self.observee addObserver:self forKeyPath:keyPath options:options context:BKBlockObservationContext];
}];
遍历自己的 keyPaths
然后让 _BKObserver
作观察者观察自己,然后传入对应的 keyPath
。
关于 _stopObservingLocked
方法的实现也十分的相似,这里就不说了。
[keyPaths bk_each:^(NSString *keyPath) {
[observee removeObserver:self forKeyPath:keyPath context:BKBlockObservationContext];
}];
到目前为止,我们还没有看到实现 KVO 所必须的方法 observeValueForKeyPath:ofObject:change:context
,这个方法就是每次属性改变之后的回调:
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context
{
if (context != BKBlockObservationContext) return;
@synchronized(self) {
switch (self.context) {
case BKObserverContextKey: {
void (^task)(id) = self.task;
task(object);
break;
}
case BKObserverContextKeyWithChange: {
void (^task)(id,NSDictionary *) = self.task;
task(object,change);
break;
}
case BKObserverContextManyKeys: {
void (^task)(id,NSString *) = self.task;
task(object,keyPath);
break;
}
case BKObserverContextManyKeysWithChange: {
void (^task)(id,NSString *,NSDictionary *) = self.task;
task(object,keyPath,change);
break;
}
}
}
}
这个方法的实现也很简单,根据传入的 context
值,对 task
类型转换,并传入具体的值。
这个模块倒着就介绍完了,在下一节会介绍 BlocksKit 对 UIKit 组件一些简单的改造。
改造 UIKit
在这个小结会具体介绍 BlocksKit 是如何对一些简单的控件进行改造的,本节大约有两部分内容:
- UIGestureRecongizer + UIBarButtonItem + UIControl
- UIView
改造 UIGestureRecongizer,UIBarButtonItem 和 UIControl
先来看一个 UITapGestureRecognizer
使用的例子
UITapGestureRecognizer *singleTap = [UITapGestureRecognizer bk_recognizerWithHandler:^(id sender) {
NSLog(@"Single tap.");
} delay:0.18];
[self addGestureRecognizer:singleTap];
代码中的 bk_recognizerWithHandler:delay:
方法在最后都会调用初始化方法 bk_initWithHandler:delay:
生成一个 UIGestureRecongizer
的实例
- (instancetype)bk_initWithHandler:(void (^)(UIGestureRecognizer *sender,UIGestureRecognizerState state,CGPoint location))block delay:(NSTimeInterval)delay
{
self = [self initWithTarget:self action:@selector(bk_handleAction:)];
if (!self) return nil;
self.bk_handler = block;
self.bk_handlerDelay = delay;
return self;
}
它会在这个方法中传入 target
和 selector
。 其中 target
就是 self
,而 selector
也会在这个分类中实现:
- (void)bk_handleAction:(UIGestureRecognizer *)recognizer
{
void (^handler)(UIGestureRecognizer *sender,UIGestureRecognizerState state,CGPoint location) = recognizer.bk_handler;
if (!handler) return;
NSTimeInterval delay = self.bk_handlerDelay;
#1: 封装 block 并控制 block 是否可以执行
self.bk_shouldHandleAction = YES;
[NSObject bk_performAfterDelay:delay usingBlock:block];
}
因为在初始化方法 bk_initWithHandler:delay:
中保存了当前手势的 bk_handler
,所以直接调用在 Block Execution 一节中提到过的 bk_performAfterDelay:usingBlock:
方法,将 block 派发到指定的队列中,最终完成对 block 的调用。
封装 block 并控制 block 是否可以执行
这部分代码和前面的部分有些相似,因为这里也用到了一个属性 bk_shouldHandleAction
来控制 block 是否会被执行:
CGPoint location = [self locationInView:self.view];
void (^block)(void) = ^{
if (!self.bk_shouldHandleAction) return;
handler(self,self.state,location);
};
====
同样 UIBarButtonItem
和 UIControl
也是用了几乎相同的机制,把 target
设置为 self
,让后在分类的方法中调用指定的 block。
UIControlWrapper
稍微有些不同的是 UIControl
。因为 UIControl
有多种 UIControlEvents
,所以使用另一个类 BKControlWrapper
来封装 handler
和 controlEvents
@property (nonatomic) UIControlEvents controlEvents;
@property (nonatomic,copy) void (^handler)(id sender);
其中 UIControlWrapper
对象以 {controlEvents,wrapper}
的形式作为 UIControl
的属性存入字典。
改造 UIView
因为在上面已经改造过了 UIGestureRecognizer
,在这里改造 UIView
就变得很容易了:
- (void)bk_whenTouches:(NSUInteger)numberOfTouches tapped:(NSUInteger)numberOfTaps handler:(void (^)(void))block
{
if (!block) return;
UITapGestureRecognizer *gesture = [UITapGestureRecognizer bk_recognizerWithHandler:^(UIGestureRecognizer *sender,UIGestureRecognizerState state,CGPoint location) {
if (state == UIGestureRecognizerStateRecognized) block();
}];
gesture.numberOfTouchesRequired = numberOfTouches;
gesture.numberOfTapsRequired = numberOfTaps;
[self.gestureRecognizers enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj,NSUInteger idx,BOOL *stop) {
if (![obj isKindOfClass:[UITapGestureRecognizer class]]) return;
UITapGestureRecognizer *tap = obj;
BOOL rightTouches = (tap.numberOfTouchesRequired == numberOfTouches);
BOOL rightTaps = (tap.numberOfTapsRequired == numberOfTaps);
if (rightTouches && rightTaps) {
[gesture requireGestureRecognizerToFail:tap];
}
}];
[self addGestureRecognizer:gesture];
}
UIView
分类只有这一个核心方法,其它的方法都是向这个方法传入不同的参数,这里需要注意的就是。它会遍历所有的 gestureRecognizers
,然后把对所有有冲突的手势调用 requireGestureRecognizerToFail:
方法,保证添加的手势能够正常的执行。
由于这篇文章中的内容较多,所以内容分成了两个部分,下一部分介绍的是 BlocksKit 中的最重要的部分动态代理:
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