iphone 开发Categories 、Extensions 以及相关应用(详细解析)

下面这里是翻译的objective-c-primer.pdf 中的相关资料，可以对这两个概念有一个初步了解。

Categories and Extensions

  

Categories

 catgory 允许你为一个已经存在的类增加方法----甚至是一个你没有source的类。Categories是一种强大的特性，它允许你直接扩展类的功能，而不需要使用子类的方法来扩展。使用categories，你可以把你自己的类的实现方法分布在几个不同的文件里。Class extensions与此相似，但是它允许在@ implementation代码块额外的增加自己需要的APIs，而不是在原始类的@interface代码块里。 

Adding Methods to Classes

 你可以通过在一个带category name的interface file中声明它们，来为一个类增加方法，你也是可以在带同样category name的implementation file里定义它们。category name表明这些方法增加到一个在别处被声明的类里，而不是一个新类。但是是要注意的是，你不能使用category来为一个类增加额外的实例变量。 category 增加的这些方法的会成为类类型的一部分。例如，编译器会认为这些通过category的方式增加到NSArray类里面的方法就是NSArray实例中的一部分。而那些通过继承NSArray的方式，增加到NSArray子类里的方法则不会被包含在NSArray类型里。 Category methods可以做任何在类中正常定义的方法能做的事。在运行时，没有任何区别。通过category 增加到类中的方法会被这个类的所有子类继承，就和此类的其它方法一样。 Category的声明看赶来和一个interface的声明非常相似(除了category的名字要列在类名后的括号里和没有指明超类之外)。除非它的方法不会访问任何类的实例变量，否则category必须import它扩展的类的文件里来，如下： #import  "ClassName.h " @interface ClassName ( CategoryName )//method declarations@end 通常在实现文件里要import自己的头文件。一个通常的命名方式是category扩展的类名+category name。category的实现(在ClassName+CategoryName.m文件里)可能会像下面这样： #import  "ClassName+CategoryName.h" @implementation ClassName ( CategoryName )//method definitions@end 需要注意的是category不可以为要扩展的类声明额外的实例变量；它只能包含方法。然而，所有在类的作用域里的实例变量也在category的作用域里。前面的实例变量指的是类里能声明过的实例变量，@private的也不例外。 为一个类增加categories的数量是没有限制的，但是每一个category 的名字必须要是不相同的，而且应该声明和定义一个不同的方法集。 

How You Can Use Categories

 使用categories的方式有很多： 扩展一个其它实施者定义的类
　　　例如，你可以为Cocoa frameworks里的类增加方法。增加的方法会被子类继承 　而且在运行时也不会和原始的方法有任何不同。 作为子类的一个替代方式
　　　不需要定义一个子类来扩展已有的类，通过category你可以直接为类添加方法。 　例如，你可以为NSArray和其它的Cocoa classes添加categories.与添加子类的 　方式来比，你不需要你扩展的类的源代码。 把实现一个新类的方法分布在多个源文件里
　　　例如，你可以把一个很大的类的方法分组到几个categories里，然后把每个     category放在自己的文件里。当以这种方式使用时，　　　　categories在很多方面对开发过程都是有帮助的： 　　　１.提供一个简单的方式来组合相关的方法。被定义在不同的类里的　　　　　相似的方法可以被保存在同一个源文件里。          ２.当一个类是由多个开发者共同定义的时候，可以简化大类的管理。 　　　３.为一个非常大的类的增量编译提供方便。 　　　４.提高常用方法的本地参考。 　　　５.可以根据不同版本的程序配置不同的类，而无需为不同版本保持相同的源代码。 可以用来声明非正式协议
　　　例如：@interface NSObject ( MyXMLSupport ) - initFromXMLRepresentation: (NSXMLElement *)XMLElement; - ( NSXMLElement *)XMLRepresentation;       @end 虽然Objective-C语言目前允许使用category来通过重载继承的类的方法或者甚至是类文件中的方法，但是这种做法是被强烈反对的。category不是子类的替代品。使用category 来重载方法有很多重大的缺陷： 当category 重载一个从父类继承过来的方法，通常可以通过super关键字来调用父类的实现方法。然而，如果category重载一个扩展类本身存在的方法，就没有唤醒原始实现方法的办法了。
 同一个类的category不能声明重载这个类的另一个category中声明的方法。
　　　这一点非常的重要，因为很多Cocoa类也是通过使用categories来实现的。　　　一个你试图重载的框架中定义的方法可能本身就已经在一个category被实现了，　　　如果你这样做了，很可能使用得前面的category的方法的实现失效。 一些category methods的存在可能会导致整个框架的行为发生变化。
　　　例如，如果你在NSObject的一个category中重载windowWillClose:委托方法，　　　在你的程序里所有窗口的委托将会使用category方法来回应；所有NSWIndow　　　实例的行为都会改变。你为一个框架类增加的Categories可能会导致行为上很神秘　　　的变化和程序的崩溃。 

Categories of the Root Class

 Category 可以为任何的类添加方法，其中也包括root class。添加到NSObject类上的方法对于所有与你的代码相关联的类都是可用的。有时候为root class添加方法是非常有用的，但是它也是非常危险的。虽然从表面上看起来category所做出的修改可以被很好的理解，而且影响也是有限的，但是继承的机制使得它有了一个广泛的作用域。你可能会对你程序里不可见的类做出意想不到的修改；你可能会对你正在做的事会产生的结果一无所知。甚者，当对你修改过什么一无所知的人在你的程序上工作时，他们对于他们正在做的事也不会有一个充分的了解。 另外，当你为root class实现方法时有两点需要记住：发送消息给super是非法的(因为NSObject没有超类)
类的对象可以执行root class中定义的实例方法
 正常来说，类对象只能执行类方法。但是root class中定义的实例方法是一个特例。它们定义了一个类，在运行时系统中的所有对象都继承这个类。类对象是完全成熟的对象，它需要共享同一个类。 这个特性意味着你为NSObject类在category定义的实例方法不仅要能被实例对象执行，而且也要能被类对象执行。例如：在方法体中，self可能代表一个类对象，也可能是类的一个实例。   

Extensions

 除了它所声明的方法必须要在相应类的主要@implementation代码块被实现以外，类的extensions就像一个匿名的categories。 一个类有一个公开声明的API，同时有额外的方法声明为仅由类或框架类私有使用，这是很正常的。你可以在上面提到的一个私有的头文件或实现文件里用一个category(或多于一个的category)来声明这样的方法。这样是可行的，但是编译器并不能确认所有被声明的方法都被实现了。 例如，下面代码里的声明和实现在编译器里并不会报错，甚至setNumber: 方法没有实现也不会有错： @interface MyObject : NSObject{ NSNumber * number;}  - (NSNumber *)number;@end @interface MyObject ( Setter )- (void)setNumber : (NSNumber *)newNumber;@end @implementation MyObject - (NSNumber *)number{ return number;}@end 然而，在运行时如果调用setNumber:方法，将会产生错误。 Class extensions允许你在本地为一个类声明额外需要的方法，而不需要在原始类的@interface代码块去添加，正如下面的例子所示： @interface MyObject : NSObject{ NSNumber * number;} - (NSNumber * )number;@end @interface MyObject()- (void)setNumber: (NSNumber *)newNumber;@end @implementation MyObject - (NSNumber *)number{ return number;} - (void)setNumber:(NSNumber *)newNumber{ number = newNumber;}@end 上面的例子中，有几点要注意的： 在第二个@interface代码块的括号里并没有给出名字。
 setNumber: 方法的实现出现在类的主@implementation代码块。
 setNumber: 方法的实现必须得在类的主@implementation代码块里(你不能在category里实现它)。如果不这样，编译器将会产生一个找不到setNumber:方法定义的警告。 看完上面的内容，应该有了一些初步的认识了，下面在具体说下应用方面例子。 Class extensions 被设计出来的目的是为了解决二个问题。第一就是便利编译器能更好的验证类的私有接口，第二个目的就是解决一个微秒而粗糙的properties(另一个objective-c 2.0的特性)问题.
有关更好的验证类的私有接口：当实现一个类，通常在类的@implementation块会有一个方法集。它们作用于整个@implementation块，在其它所有方法的之前实现，这样当有其它方法用到这些私有方法时 ，就不会有警告出现(如果它们被实现在最下面，那么编译器会发出警告)。但这样的实现方式是很粗笨的，我们可以把所有私有方法的声明放在一个category里面，然后把这个category放在.m实现文件顶部。就像下面这样：@interface MyClass (SuperSecretInternalSauce)
- (void) doMyPrivateThing;
- (BOOL) canMyPrivateThingEatThis: (OtherClass *) aThing;
@end

@implementation MyClass
...
@end
这些方法将不会在相应的@implementation MycClass (SuperSecretInternalSauce) 块里被实现，当然它们也不是一定要被实现的。但这样做的结果是编译器将不会做确保你实现了所有在category里声明的方法的检查，换句话说，编译器也不会捕获方法声明中的拼写错误。这是因为category如果没有相应@implementation MycClass (SuperSecretInternalSauce)实现块，那么在objective-c里它就是一个非正式协议。它就是一个方法声明集，里面的方法可以有选择的去实现，通常这种category会被声明在这个类的了类里。由于 class extension 有效的扩展类的主接口，那么把上面的一段声明代码改成下面这样，也可以达到同样的效果。@interface MyClass ()
- (void) doMyPrivateThing;
- (BOOL) canMyPrivateThingEatThis: (OtherClass *) aThing;
@end

@implementation MyClass
...
@end
这样修改之后，如果类的@implementation块里没有包含在extension中声明的方法的实现，编译器将会发出抱怨。
有关设计public readonly,private readwrite 的properties:当我们设计属性时，通常不会设计得太强大。为实现这个目的，可以把它声明在一个categories里，通过特别的synthesis这个属性，可以对它达到功能性的限制或者完全禁止。注意：synthesis在categories里是被禁止的，因为synthesis需要存储，而在category里不能有效的声明一个存储区，允许category合成访问类实例变量的方法是不可接受的，这样太脆弱也太丑陋了。然而，为了达到内部类和框架的目的，声明一个对公共来说是只读，而对私有来说可以读写的property也是可取的。一个额外的需求是synthesis 这样的properties必须总是能原生而精确的synthesize setter和getter方法。特别是当声明一个atomic的property，开发者没有办法正确的手动编写1/2的getter setter方法对；也没法保证锁定的资源不外露，这就是说，在这种情况下没法保证原子性。class extensions很优雅的解决了这个问题。具体来说，你可以像下面这样来声明一个property：@interface MyClass : NSObject
@property(readonly) NSView *targetView;
@end
然后是实现文件：@interface MyClass()
@property(readwrite) NSView *targetView;
@end

@implementation MyClass
@synthesize targetView;
@end
这样一个publicly readonly、privately readwrite 的property就完成了。