IOS学习4——block代码块

一、关于block

在iOS 4.0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：

1 bool executeSomeTask(void) {
2     //do something and return if success or not
3 }
4 bool (*taskPoint)(void);
5 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

二、block特性

2.1 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：

1 int (^sumOfNumbers)(int a, int b) = ^(int a, int b) {
2     return a + b;
3 };

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。

block代码结构

2.2 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：

1 CGPoint center = cell.center;
2 CGPoint startCenter = center;
3 startCenter.y += LXD_SCREEN_HEIGHT;
4 cell.center = startCenter;
5 [UIView animateWithDuration: 0.5 delay: 0.35 * indexPath.item usingSpringWithDamping: 0.6 initialSpringVelocity: 0 options: UIViewAnimationOptionCurveLinear animations: ^{
6     cell.center = center;
7 } completion: ^(BOOL finished) {
8     NSLog("animation %@ finished", finished? @"is", @"isn't");
9 }];

这里面就用到了void(^animations)(void)跟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：

1 CGPoint center = CGPointZero;
2     CGPoint (^pointAddHandler)(CGPoint addPoint) = ^(CGPoint addPoint) {
3     return CGPointMake(center.x + addPoint.x, center.y + addPoint.y);
4 }
5 center = CGPointMake(100, 100);
6 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

2.3 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:

 1 @implementation LXDObject
 2 {
 3     void (^_cycleReferenceBlock)(void);
 4 }
 5 - (void)viewDidLoad
 6 {
 7     [super viewDidLoad];
 8     _cycleReferenceBlock = ^{
 9         NSLog(@"%@", self);   //引发循环引用
10     };
11 }
12 @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：

1 __weak typeof(*&self) weakSelf = self;
2 _cycleReferenceBlock = ^{
3     NSLog(@"%@", weakSelf);   //弱指针引用，不会造成循环引用
4 };

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

三、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：

 1 @interface LXDDownloadManager: NSObject< NSURLSessionDownloadDelegate >
 2  
 3 //block重命名
 4 typedef void(^LXDDownloadHandler)(NSData * receiveData, NSError * error);
 5 typedef void(^LXDDownloadProgressHandler)(CGFloat progress);
 6  
 7 - (void)downloadWithURL: (NSString *)URL parameters: (NSDictionary *)parameters handler: (LXDDownloadHandler)handler progress: (LXDDownloadProgressHandler)progress;
 8  
 9 @end
10  
11 @implementation LXDDownloadManager
12 {
13     LXDDownloadProgressHandler _progress;
14 }
15  
16 - (void)downloadWithURL: (NSString *)URL parameters: (NSDictionary *)parameters handler: (LXDDownloadHandler)handler progress: (LXDDownloadProgressHandler)progress
17 {
18     //创建请求对象
19     NSURLRequest * request = [self postRequestWithURL: URL params: parameters]; 
20     NSURLSession * session = [NSURLSession sharedSession];
21  
22     //执行请求任务
23     NSURLSessionDataTask * task = [session dataTaskWithRequest: request completionHandler: ^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
24         if (handler) {
25             dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
26                 handler(data, error);
27             }); 
28         }
29     }];
30     [task resume];
31 }
32  
33 //进度协议方法
34 - (void)URLSession:(NSURLSession *)session
35      downloadTask:(NSURLSessionDownloadTask *)downloadTask 
36     didWriteData:(int64_t)bytesWritten // 每次写入的data字节数  
37    totalBytesWritten:(int64_t)totalBytesWritten // 当前一共写入的data字节数  
38   totalBytesExpectedToWrite:(int64_t)totalBytesExpectedToWrite // 期望收到的所有data字节数  
39 {   
40     double downloadProgress = totalBytesWritten / (double)totalBytesExpectedToWrite;  
41     if (_progress) { _progress(downloadProgress); }
42 }  
43  
44 @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：

1 #define QQMUSICURL @"https://www.baidu.com/link?url=UTiLwaXdh_-UZG31tkXPU62Jtsg2mSbZgSPSR3ME3YwOBSe97Hw6U6DNceQ2Ln1vXnb2krx0ezIuziBIuL4fWNi3dZ02t2NdN6946XwN0-a&wd=&eqid=ce6864b50004af120000000656fe235f"
2 [[LXDDownloadManager alloc] downloadWithURL: QQMUSICURL parameters: nil handler ^(NSData * receiveData, NSError * error) {
3     if (error) { NSLog(@"下载失败：%@", error) }
4     else {
5         //处理下载数据
6     }
7 } progress: ^(CGFloat progress) {
8     NSLog(@"下载进度%lu%%", progress*100);
9 }];

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map、filter、reduce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 /// 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LXDArrayMap和LXDArrayFilter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map和filter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 * 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 * jsons = @[@{ ... }, @{ ... }, @{ ... }];
NSArray * 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捕获变量、代码传递、代码内联等特性赋予了它多于代理机制的功能和灵活性，尽管它也存在循环引用、不易调试追溯等缺陷，但无可置疑它的优点深受码农们的喜爱。如何更加灵活的使用block需要我们对它不断的使用、探究了解才能完成。