Object-C Two-Stage Creation:alloc、init

在其他语种中例如JAVA,C++,Ruby等这些语言中new是很常见的,但是在object-c中,大家最常见到的和最常用的初始化方法就是[[ClassName alloc] init]而不是[ClassName new] 去初始化对象。

先来看看他们的方法实现:

+ new { 
    id newObject = (*_alloc)((Class)self, 0); 
    Class metaClass = self->isa; 
    if (class_getVersion(metaClass) > 1) 
        return [newObject init]; 
    else 
        return newObject; 
}         
+ alloc { 
    return (*_zoneAlloc)((Class)self, 0, malloc_default_zone());  
} 

- init { 
    return self; 
}

从上面的实现方法来看,其实就是把new拆分成了allocinit,所以在Cocoa的文档中,这种创建对象的方法也被叫做 Two-Stage Creation

首先我们看看Cocoa这么设计的初衷是什么

  • 使用初始化方法的时候,不需要管内存分配的方式
  • 子类化一个对象时,避免需要实现太多的初始化方法
  • 简化临时实例的创建和使用

怎么理解呢,举个例子: 假如有这样一个对象,处于一些特殊原因,有5中分配内存的方式和10种初始化的方式,如果alloc和init在一起的,那么就需要5*10种构造方法为每一种内存分配方式下提供10中初始化方式。如果alloc和init分开的话,就只需要分别提供5种内存分配方式和10中初始化的方式就可以了。

alloc

NSObject这个基类提供了两种内存分配的方法:+(id)alloc+(id)allocWithZone:(NSZone *)aZone,这两个方法在被继承的对象中几乎从不被重写。+(id)alloc 其实也是调用了 +(id)allocWithZone:(NSZone *)aZone 传入了一个默认的zone参数(等下我们再详细说下zone)。这两个方法会返回一个指向一个重新分配的内存块的指针并且做了下面几件事情:

  1. 把对象的retain count设为1.
  2. 把对象的isa变量指向对象的class
  3. 初始化所有的成员变量为默认值(0、nil,0.0 etc.)

Zones

这个从头说起,每一个Cocoa的应用都有大量的可寻址内存。

当设备上所有物理内存都被占用了,这时有应用还在动态的向操作系统申请内存。这个时候,操作系统就会把内存中的一些内容拷到硬盘(swapping)上从而释放出一部分内存来满足这个要求。

然后应用运行的过程中要需要用到拷到硬盘上去的那部分数据了,操作系统又会把内存中另外一块内容拷到硬盘上,然后把之前拷出去的换回来供应用使用。

由于这样的操作是比较耗时的,所以这样操作过多时就会造成抖动(thrashing)。

如果经常一起使用的两个object存在内存中比较“远”的块中,那么造成抖动的机会就会大大的增加。

考虑一下这种情况:

  1. 应用需要使用到的其中一个object不在内存中,这个时候就需要把硬盘中的块儿换回来。
  2. 换回来之后,发现这个object要访问的另外一个object又不在内存中。
  3. 这时就需要这时就需要继续从硬盘中换回数据。
  4. 最坏的情况就是,换第二部分的时候又把第一次的给换出去了。

OK,那么zone就是用来保证需要一起使用的object尽量分配的互相靠近的位置,保证,要么都在内存中,要么都在硬盘中,避免上面的情况发生。

不过在OS X 10.5的Object-C 2.0之后,如果你使用了ARC,那么allocWithZone:的zone参数将被忽略,Apple不在鼓励使用这个方法,这些操作将默认有Cocoa来实现。

init

当内存分配完成之后,就要调用object的实例方法进行初始化了。这些初始化方法通常以init开头,返回值为id类型。

  • 一个对象可以有很多初始化方法,每一个初始化方法可以带不同的参数,通常其中有一个初始化方法会作为为对象的指定初始化方法(The Designated Initializer)。比如NSObject的指定初始化方法是-(id)init,UIView的默认初始化方法是-(id)initWithFrame:(CGRect)frame
  • 任何一个初始化方法都可以成为指定的初始化方法,但是必须要明确的说明。
  • 一般情况下,指定的初始化方法是那个带参数最多的初始化方法。
  • 其他的初始化方法通过调用指定的初始化方法来实现。

看下面的例子:

@interface MYCircle : NSObject 
{
    NSPoint center;
    float radius; 
}

// Designated Initializer
- (id)initWithCenter:(NSPoint)aPoint radius:(float)aRadius;
@end


@implementation MYCircle

// Designated Initializer
- (id)initWithCenter:(NSPoint)aPoint radius:(float)aRadius 
{
    self = [super init];
    if(nil != self) {
        center = aPoint;
        radius = aRadius; 
    }
    return self; 
}
@end

这里的self=[super init]是至关重要的一步。

  1. [super init]可能会失败,如果失败了,接下来如果继续操作的话是不可预期的。
  2. super可能会重新+alloc然后返回一个跟self完全不同的object,这种情况下接下来的操作也是有问题的。

回到刚才的问题,在这个例子中- (id)initWithCenter:(NSPoint)aPoint radius:(float)aRadius;被标记为指定的初始化方法。这种情况下,应该重写继承的父类的指定初始化方法-(id)init (通过NS_DESIGNATED_INITIALIZER标记)

- (id)init
// Overriden inherited Designated Initializer - (id)init
{
    static const float MYDefaultRadius = 1.0f;

    // call Designated Initializer with default arguments
    return [self initWithCenter:NSZeroPoint radius:MYDefaultRadius]; 
}

- (id)initWithRadius:(float)aRadius 
{
    return [self initWithCenter:NSZeroPoint radius:aRadius];
}

基本上要遵循一下几点:

  1. 确保指定初始化方法要调用父类的指定初始化方法。
  2. 把父类的制定初始化方法的返回值赋给self。
  3. 如果父类的指定初始化返回为nil时,不要继续去操作示例变量了。
  4. 如果标记了新的指定初始化方法,那么一定要重写所继承的父类的指定初始化方法(例子总的init)。
  5. 继承的时候,确保每一个初始化方法,如果本身不是指定初始化方法,那么就要调用指定初始化方法去实现。

Creating Temporary Instances

临时变量的创建就是把alloc和init合并到一起然后返回一个临时的实例对象。

MRC情况下:

+ (id)stringWithString:(NSString *)aString 

{
    return [[[self alloc] initWithString:aString] autorelease]; 

}

ARC情况下:

+ (id)stringWithString:(NSString *)aString 

{
    return [[self alloc] initWithString:aString]; 

}

这样在创建和使用临时实例的时候就非常方便了。