由浅至深学习block

在iOS4.0之后,block横空出世,它本身封装了一段代码并将这段代码当做变量,通过block()的方式进行回调。这不免让我们想到在C函数中,我们可以定义一个指向函数的指针并且调用:

bool executeSomeTask(void) {
    //do something and return if success or not
}
bool (*taskPoint)(void);
taskPoint = something;

上面的函数指针可以直接通过(*taskPoint)()的方式调用executeSomeTask这个函数,这样对比block跟似乎C语言的函数指针是一样的,但是两者仍然存在以下区别:

  • block的代码是内联的,效率高于函数调用
  • block对于外部变量默认是只读属性
  • block被Objective-C看成是对象处理

对于block的底层实现在网上已经有很多资料了,其源码更是可以在opensource.apple.com上下载,因此,本文更着重于对于block的应用

block特性

  • 认识block 先从一个简单的需求来说:传入两个数,并且计算这两个数的和,为此创建了这样一个block:

        int (^sumOfNumbers)(int a, int b) = ^(int a, int b) {
            return a + b;
        };
    

这段代码等号左侧声明一个名为sumOfNumbers 的代码块,名称前用^符号表示后面的字符串是block的名称。最左侧的int表示这个block的返回值,括号中间表示这个block的参数列表,这里接收两个int类型的参数。 而在等号右侧表示这个block的定义,其中返回值是可以省略的,编译器会根据上下文自动补充返回值类型。使用^符号衔接着一个参数列表,使用括号包起来,告诉编译器这是一个block,然后使用大括号将block的代码封装起来。

  • 捕获外界变量 block还可以访问外界的局部变量,在我的从UIView动画说起中有这么一段代码,其中block内部使用到了外部的局部变量:

        CGPoint center = cell.center;
        CGPoint startCenter = center;
        startCenter.y += LXD_SCREEN_HEIGHT;
        cell.center = startCenter;
    
        [UIView animateWithDuration: 0.5 delay: 0.35 * indexPath.item usingSpringWithDamping: 0.6 initialSpringVelocity: 0 options: UIViewAnimationOptionCurveLinear animations: ^{
            cell.center = center;
        } completion: ^(BOOL finished) {
            NSLog("animation %@ finished", finished? @"is", @"isn't");
        }];
    

    这里面就用到了void(^animations)(void)void(^completion)(BOOL finished)两个block,系统会在动画开始以及动画结束的时候分别调用者两个block。在实现动画的block内部,代码访问了上文中的center属性——在动画开始的时候这个动画函数的生命周期早已结束,而block会捕获代码外的局部变量,当然这只局限于只读操作。如果我们在block中修改外部变量,编译器将会报错:

    对于希望在block中修改的外界局部对象,我们可以给这些变量加上__block关键字修饰,这样就能在block中修改这些变量。在捕获变量特性中,还有一个有趣的小机制,我们把上面的代码改成这样:

      CGPoint center = CGPointZero;
      CGPoint (^pointAddHandler)(CGPoint addPoint) = ^(CGPoint addPoint) {
      return CGPointMake(center.x + addPoint.x, center.y + addPoint.y);
      }
      center = CGPointMake(100, 100);
      NSLog(@"%@", pointAddHandler(CGPointMake(10, 10)));    //输出{10,10}
    

    block在捕获变量的时候只会保存变量被捕获时的状态(对象变量除外),之后即便变量再次改变,block中的值也不会发生改变。所以上面的代码在计算新的坐标值时center的值依旧等于CGPointZero

  • 循环引用 开头说过,block在iOS开发中被视作是对象,因此其生命周期会一直等到持有者的生命周期结束了才会结束。另一方面,由于block捕获变量的机制,使得持有block的对象也可能被block持有,从而形成循环引用,导致两者都不能被释放:

        @implementation LXDObject
        {
           void (^_cycleReferenceBlock)(void);
        }
          
        - (void)viewDidLoad
        {
            [super viewDidLoad];
            _cycleReferenceBlock = ^{ 
                NSLog(@"%@", self);   //引发循环引用
            };
        }
    
        @end
    

遇到这种代码编译器只会告诉你存在警告,很多时候我们都是忽略警告的,这最后会导致内存泄露,两者都无法释放。跟普通变量存在__block关键字一样的,系统提供给我们__weak的关键字用来修饰对象变量,声明这是一个弱引用的对象,从而解决了循环引用的问题:

      __weak typeof(*&self) weakSelf = self;
      _cycleReferenceBlock = ^{ 
          NSLog(@"%@", weakSelf);   //弱指针引用,不会造成循环引用
      };

对于block这种有趣的特性,在唐巧的谈Objective-C block的实现有详细介绍block的底层实现代码,我在这里就不多说了

使用block

在block出现之前,开发者实现回调基本都是通过代理的方式进行的。比如负责网络请求的原生类NSURLConnection类,通过多个协议方法实现请求中的事件处理。而在最新的环境下,使用的NSURLSession已经采用block的方式处理任务请求了。各种第三方网络请求框架也都在使用block进行回调处理。这种转变很大一部分原因在于block使用简单,逻辑清晰,灵活等原因。接下来我会完成一次网络请求,然后通过block进行回调处理。这些回调包括请求完成、下载进度

按照returnValue(^blockName)(parameters)的方式进行block的声明未免麻烦了些,我们可以通过关键字typedef来为block起类型名称,然后直接通过类型名进行block的创建:

@interface LXDDownloadManager: NSObject< NSURLSessionDownloadDelegate >

//block重命名
typedef void(^LXDDownloadHandler)(NSData * receiveData, NSError * error);
typedef void(^LXDDownloadProgressHandler)(CGFloat progress);

- (void)downloadWithURL: (NSString *)URL parameters: (NSDictionary *)parameters handler: (LXDDownloadHandler)handler progress: (LXDDownloadProgressHandler)progress;

@end

@implementation LXDDownloadManager
{
    LXDDownloadProgressHandler _progress;
}

- (void)downloadWithURL: (NSString *)URL parameters: (NSDictionary *)parameters handler: (LXDDownloadHandler)handler progress: (LXDDownloadProgressHandler)progress
{
    //创建请求对象
    NSURLRequest * request = [self postRequestWithURL: URL params: parameters]; 
    NSURLSession * session = [NSURLSession sharedSession];
    
    //执行请求任务
    NSURLSessionDataTask * task = [session dataTaskWithRequest: request completionHandler: ^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
        if (handler) {
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                handler(data, error);
            }); 
        }
    }];
    [task resume];
}

//进度协议方法
- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
     downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask 
    didWriteData:(int64_t)bytesWritten // 每次写入的data字节数  
   totalBytesWritten:(int64_t)totalBytesWritten // 当前一共写入的data字节数  
  totalBytesExpectedToWrite:(int64_t)totalBytesExpectedToWrite // 期望收到的所有data字节数  
{   
    double downloadProgress = totalBytesWritten / (double)totalBytesExpectedToWrite;  
    if (_progress) { _progress(downloadProgress); }
}  

@end

上面通过封装NSURLSession的请求,传入一个处理请求结果的block对象,就会自动将请求任务放到工作线程中执行实现,我们在网络请求逻辑的代码中调用如下:

define QQMUSICURL @"https://www.baidu.com/link?url=UTiLwaXdh_-UZG31tkXPU62Jtsg2mSbZgSPSR3ME3YwOBSe97Hw6U6DNceQ2Ln1vXnb2krx0ezIuziBIuL4fWNi3dZ02t2NdN6946XwN0-a&wd=&eqid=ce6864b50004af120000000656fe235f"
[[LXDDownloadManager alloc] downloadWithURL: QQMUSICURL parameters: nil handler ^(NSData * receiveData, NSError * error) {
    if (error) { NSLog(@"下载失败:%@", error) }
    else {
        //处理下载数据
    }
} progress: ^(CGFloat progress) {
    NSLog(@"下载进度%lu%%", progress*100);
}];

仿swift高阶函数

用过swift的开发者都知道swift的函数调用很好的体现了链式编程的思想,即将多个操作通过.连接起来,使得可读性更强,比如ocString.stringByAppendingFormat("abc").stringByAppendingFormat("edf")就是连续调用了追加字符串的方法。这种编程方式的条件之一是每次函数调用必须有返回值。虽然在使用Objective-C开发的过程中,方法的调用是通过[target action]的方式完成的,但是block本身的调用方式也是通过blockName(parameters)的方式执行的,与这种链式函数有异曲同工之妙。

在swift中提供了包括mapfilterreduce等十分简洁优秀的高阶函数供我们对数组数据进行操作,同样情况下,遍历一个数组并求和在使用oc(不使用kvc)和swift的环境下的代码是这样的:

pragma mark - OC code
NSArray numbers = @[@10, @15, @99, @66, @25];
NSInteger totalNumber = 0;
for (NSNumber number in numbers) {
    totalNumber += number.integerValue;
}

pragma mark - swift code
let numbers = [10, 15, 99, 66, 25];
let totalNumber = numbers.reduce(0, { $0+$1 })

无论是代码量还是简洁性,此时的oc都比不上swift。那么接下来就要通过神奇的block来为oc添加这些高阶函数的实现。为此我们需要新建一个NSArray的分类扩展,命名为NSArray+LXDExtension

import <UIkit/UIKit.h>

/// 数组元素转换
typedef id(^LXDItemMap)(id item);
typedef NSArray *(^LXDArrayMap)(LXDItemMap itemMap);

/// 数组元素筛选
typedef BOOL(^LXDItemFilter)(id item);
typedef NSArray *(^LXDArrayFilter)(LXDItemFilter itemFilter);

/**
 *  扩展数组高级方法仿swift调用
 */
@interface NSArray (LXDExtension)

@property (nonatomic, copy, readonly) LXDArrayMap map;
@property (nonatomic, copy, readonly) LXDArrayFilter filter;

@end

前面说了为了实现链式编程,函数调用的前提是具有返回对象。因此我使用了typedef声明了几个不同类型的block。虽然本质上LXDArrayMapLXDArrayFilter两个block是一样的,但是为了区分它们的功能,还是建议这么做。其实现文件如下:

typedef void(^LXDEnumerateHandler)(id item);

@implementation NSArray (LXDTopMethod)

- (LXDArrayMap)map
{
    LXDArrayMap map = (LXDArrayMap)^(LXDItemMap itemMap) {
        NSMutableArray * items = @[].mutableCopy;
        for (id item in self) {
            [items addObject: itemMap(item)];
        }
        return items;
    };
    return map;
}    

- (LXDArrayFilter)filter
{
    LXDArrayFilter filter = (LXDArrayFilter)^(LXDItemFilter itemFilter) {
        NSMutableArray * items = @[].mutableCopy;
        for (id item in self) {
            if (itemFilter(item)) { [items addObject: item]; }
        }
        return items;
    };
    return filter;
}

- (void)setFilter:(LXDArrayFilter)filter {}
- (void)setMap:(LXDArrayMap)map {}

@end

我们通过重写setter方法保证block不会被外部修改实现,并且在getter中遍历数组的元素并调用传入的执行代码来实现mapfilter等功能。对于这两个功能的实现也很简单,下面举出两个调用高阶函数的例子:

pragma mark - 筛选数组中大于20的数值并转换成字符串
NSArray<NSNumber *> * numbers = @[@10, @15, @99, @66, @25, @28.1, @7.5, @11.2, @66.2];
NSArray * result = numbers.filter((LXDArrayFilter)^(NSNumber * item) {
    return item.doubleValue > 20
}).map((LXDArrayMap)^(NSNumber * item) {
    return [NSString stringWithFormat: @"string %g", item.doubleValue];
});

pragma mark - 将数组中的字典转换成对应的数据模型
NSArray<NSDictionary *> * jsons = @[@{ ... }, @{ ... }, @{ ... }];
NSArray<LXDModel *> * models = jsons.map((LXDArrayMap)^(id item) {
    return [[LXDModel alloc] initWithJSON: item];
})

由于语法上的限制,虽然这样的调用跟swift原生的调用对比起来还是复杂了,但通过block让oc实现了函数链式调用的代码看起来也清爽了很多

总结

block是iOS开发中最强大的机制之一,同为回调机制,block要比delegate效率高、更灵活、更强大。