iOS设计模式（一）原型模式、工厂模式、抽象工厂模式、建造者模式、单例模式

原型设计模式

在面向对象的应用程序中，有些对象的创建成本比较高。比如一些数据模型，如果有十几二十个属性，而需要创建的对象和已有的对象只有几项数据不同，这时我们可以复制原有对象，并做轻微的改动，事情就变得相对简单了，使用这种复制操作的模式便是原型模式。

原型模式类图：


原型模式类图.png

图中的HeroModel类实现了PrototypeProtocold定义的复制接口，返回自己的实例对象。

HeroModel模型的实现


@implementation HeroModel

- (id)clone {
    
    HeroModel *hero = [[[self class] alloc] init];
    hero.name = self.name;
    hero.profession = self.profession;
    hero.maxHP = self.maxHP;
    hero.position = self.position;
    
    return hero;
}

@end

测试

    HeroModel *hero = [[HeroModel alloc] init];
    
    hero.name = @"Luxanna Crownguard";
    hero.profession = @"Master";
    hero.maxHP = @(600);
    hero.position = [NSMutableArray arrayWithArray:@[@"mid"]];
    
    HeroModel *hero1 = [hero clone];
    hero1.name = @"Brand";
    
    NSLog(@"%@",hero);
    NSLog(@"%@",hero1);
    
    //打印输出
    //<HeroModel: 0x100400270> {name: Luxanna Crownguard,,profession: Master,,maxHP: 600,,position: (mid)}
    //<HeroModel: 0x1004002f0> {name: Brand,,profession: Master,,maxHP: 600,,position: (mid)}

用原型设计模式实现了简单的复制功能，hero和hero1的数据一致，只是复制后改动name属性，便创建了一个全新的HeroModel对象。

注意深拷贝和浅拷贝

在使用原型模式的时候需要注意对象的复制操作，如上的示例中就存在一定的隐患，在打印之前对原型做如下如下操作

    [hero.position addObject:@"support"];

得到打印的结果

    <HeroModel: 0x100508c90> {name: Luxanna Crownguard,,profession: Master,,maxHP: 600,,position: (mid,support)}
    <HeroModel: 0x100508d10> {name: Brand,,profession: Master,,maxHP: 600,,position: (mid,support)}

可见hero的position内容发生了改变，hero1的position也随之改变了。在对象中如果有指针型变量指向了内存中的某个资源时，在复制的时候只复制了指针，那么改变了原型，副本相应的内容也跟着发生了改变，在这里我们就需要使用深拷贝，做好实际资源的复制。如上的实现可改为：

    HeroModel *hero = [[[self class] alloc] init];
    hero.name = self.name;
    hero.profession = self.profession;
    hero.maxHP = self.maxHP;
    hero.position = [NSMutableArray arrayWithArray:self.position];

在Cocoa Touch框架也为NSObject的派生类提供了实现复制的协议，使用方法只需遵守<NSCopying>协议，并实现 - (id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone 方法。

本节工程示例

工厂模式

在创建一些具有相同属性的不同对象的时候，我们可以定制统一的接口行为类，让其子类来指定所生成的具体对象。例如需要生产苹果手机产品，统一定制生产的”协议“，自己可以由自己下面的不同的代工厂生产具体的产品，SE的代工厂生产SE，X生产X。当然需要生产何种产品时交由具体的代工厂来生产。使用工厂模式创建对象比直接创建对象，在给予类变更返回哪一种对象这一点上有更多的灵活性。

工厂模式类图


工厂模式类图.png

图中的IPhoneGenerator类定义了返回IPhone对象的接口，其两个子类重载了接口方法，以返回IPhone的实例。

IPhoneSEGenerator的实现

- (IPhone *)creatIPhone
{
    return [[IPhoneSE alloc] init];
}

IPhoneXGenerator的实现

- (IPhone *)creatIPhone
{
    return [[IPhoneX alloc] init];
}

客户端创建

    IPhoneGenerator *generator_X = [[IPhoneXGenerator alloc] init];
    IPhoneGenerator *generator_SE = [[IPhoneSEGenerator alloc] init];
    IPhone *iphone_X = [generator_X creatIPhone];
    IPhone *iphone_SE = [generator_SE creatIPhone];

其中具体生产哪种类型的Iphone由具体的创建者来决定生产。

本节工程示例

抽象工厂模式

同样的电子产品来说，。

抽象工厂类图


抽象工厂类图.png

图中的IBrandingGenerator类定义了两个返回IPhone对象的接口，其两个子类重载接口方法，以返回IPhone的实例。

BrandingGenerator工厂的实现，在头文件中定义创建APPLE系列还是SAMSUNG系列，具体工厂会依据定义来生成：

+ (BrandingGenerator *)generator
{
#if defined (USS_APPLE)
    return [[AppleBrandingGenerator alloc] init];
#elif defined (USS_SAMSUNG)
    return [[SamsungBrandingGenerator alloc] init];
#else
    return nil;
#endif
}

- (TV *)generatorTV
{
    return nil;
}

- (Phone *)generatorPhone
{
    return nil;
}

- (Computer *)generatorComputer
{
    return nil;
}

AppleBrandingGenerator工厂的实现

- (TV *)generatorTV
{
    return [[AppleTV alloc] init];
}

- (Phone *)generatorPhone
{
    return [[ApplePhone alloc] init];
}

- (Computer *)generatorComputer
{
    return [[AppleComputer alloc] init];
}

SamsungBrandingGenerator工厂的实现

- (TV *)generatorTV
{
    return [[SamsungTV alloc] init];
}

- (Phone *)generatorPhone
{
    return [[SamsungPhone alloc] init];
}

- (Computer *)generatorComputer
{
    return [[SamsungComputer alloc] init];
}

客户端创建

    BrandingGenerator *generator = [BrandingGenerator generator];
    
    TV *tv = [generator generatorTV];
    Phone *phone = [generator generatorPhone];
    Computer *computer = [generator generatorComputer];

在这种模式下如果需要扩展产品，可在工厂父类中新增接口来支持。另外还可以新增产品系列的支持。

本节工程示例

工厂方法和抽象工厂

相比较之下，这两种方式在创建对象时，都不让客户端知晓到底返回了什么确切的具体对象。工厂模式是通过类继承来创建的抽象产品，并且只能创建单一品种，需要新增子类创建者重载工厂方法来支持新的产品创建。而抽象工厂模式是通过对象组合来创建抽象产品，可以实现多系列的产品创建，需要在父类新增接口来支持新的产品创建。

建造者模式

有些对象的创建比较复杂，一个对象包含很多个部件的组成部分，我们将构建过程拆分成指导者-创建者的模式，客户端直接使用指导者的指导方式进行对象的生成。使用这种构建与它的表现分离模式我们称为建造者模式，也称为生成器模式。

建造者模式类图：


建造者模式类图.png

图中的HeroModel类实现了PrototypeProtocold定义的复制接口，返回自己的实例对象。

HeroModel模型的实现

@interface ComputerBuilder ()

@property (nonatomic, strong) Computer *computer;

@end

@implementation ComputerBuilder

- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        _computer = [[Computer alloc] init];
    }
    return self;
}

// 构建CPU
- (ComputerBuilder *)buildCpu:(NSString *)cpu
{
    [_computer setCpu:cpu];
    return self;
}

// 构建显卡
- (ComputerBuilder *)buildDisplay:(NSString *)display
{
    [_computer setDisplay:display];
    return self;
}

// 构建主板
- (ComputerBuilder *)buildMainboard:(NSString *)mainboard
{
    [_computer setMainBoard:mainboard];
    return self;
}

// 构建
- (Computer *)build
{
    return _computer;
}

@end

使用这种多个步骤、多种方式构建对象，在最后一步返回产品，这个过程比单一创建更容易管理与复用。

本节工程示例

单例模式

在我们开发的应用中，那些只能共享而不能复制的资源，也就是在系统只需存在一份实例，我们可以使用单例模式。例如iOS中的UIApplication、NSUSerDefaults中使用单例模式，只存在单一的访问点。例如我们app的登录用户信息也可以设计为单例模式，持有用户，信息共享。

单例模式类图


单例模式类图.png

图中的sharedInstance类定义了返回自身单例对象的接口。
Singleton的实现


@implementation Singleton

//线程安全(多线程下可以运用)
static Singleton* instance = nil;

+(instancetype)sharedInstance{
    static dispatch_once_t once;
    dispatch_once(&once, ^{
        instance = [[Singleton alloc] init];
    });
    return instance;
}

//当我们调用alloc时候回调改方法(保证唯一性)
+(id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{
    if(instance == nil){
        static dispatch_once_t once;
        dispatch_once(&once, ^{
            instance = [super allocWithZone:zone];
        });
    }
    return instance;
}

@end

通过GCD来保证线程安全，重写allocWithZone保证不会返回新的实例。

本节工程示例

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