Foundation框架中常用类的介绍

http://blog.csdn.net/mengtnt/article/details/6087536

Foundation框架的架构

    cocoa程序编写主要用到2个框架Foundation和ApplicationKit。其中Foundation框架主要定义了一些基础类，供程序员 来使用，而Application kit主要是一些用户界面设计的类。Foundation框架中的所有类都继承自NSObject这个对象，等下会讲到这个对象，这里就暂且知道有这样一 个超类就行了。Foundation框架的主要目标有一下几点：

1) 为内存管理，对象的创建，消息的传递定义基本的对象。

2）用Unicode编码定义字符串类，以及方便的支持语言本地化

3）支持对象的持久保存和发布。

这几点都是apple官方文档上写的设计Foundation框架的目标。

    下面就分析下Foundation类设计的大致策略，首先是建立对象和清理对象的策略，对象释放池NSAutorelasePool是一个重要的对象，用 来自动回收对象，从而让程序员方便的进行内存管理。其次就是可变大小的对象（例如NSMutableString），这些对象可以对我们常用的容器类，例 如数组，字典，集合，堆栈进行方便的扩展，而不必关系这些容器扩展的方法。第三点就是类簇，就是一个抽象类和一些具体类的组合，这样就组成了我们需要的各 种对象和方法，方便以后的调用。最后一点就是通知NSNotificationCentor，其实这个特点用到了一个重要的设计模式，观察者模式。相信如 果看过五人组写的设计模式这本书，你一定对这个方法深有体会，因为它是设计模式中一个重要的方法。NSNotificationCentor类就是在这个 基础上设计的。

    那么Foundation框架到底有那些类组成哪？我会在以后的博客里，挑选一些常用的类进行详细的分析。这里就大致说以下Foundation框架有那 些类组成吧。Foundation类的根是NSObject和NSCoping协议组成的，这两个定义了类的基本属性和方法。继承自NSObject的类 大致可以分为这样几类：基本的数据类型的类，如 NSNumber 、一些集合类如NSString NSArray、一些代表系统信息的类如NSDate、还有一些系统实体的类如NSTread NSTast等等。

NSObject介绍

    假如没有面向对象的语言，那么结构化的程序设计语言如何模拟类哪？那自然就想到了结构体，其实objective c是在c语言的基础上发展的，同样NSObject也是用结构体来实现的。首先来看下一段结构体模拟类的代码吧。

typedef struct my_objc_class *MetaClass;

typedef struct my_objc_class *MyClass;
struct my_objc_class {    
    MetaClass           class_pointer;        
    struct my_objc_class*  super_class;           
    const char*         name;                
    long                version;              
    unsigned long       info;                 
    long                instance_size;         
    struct objc_ivar_list* ivars;             
    struct objc_method_list*  methods;         
    struct sarray *    dtable;                 
    struct my_objc_class* subclass_list;          
    struct my_objc_class* sibling_class;
    struct objc_protocol_list *protocols;        
    void* gc_object_type;
};

//这里就是自己定义一个类了。

MyClass student;

估计你看完这个结构体，会惊奇的说原来这就是NSObject啊，其实这不是NSObject的原型，因为苹果公司一向不喜欢开源，她的代码我们怎 么可能得到那。上面的结构体，是GCC中定义的开源代码，从网上都可以下到，这就是一个类是如何用结构体实现的。下面我们就来逐行分析下这个结构体吧，来 揭示一下类的本质。

1）class_pointer 顾名思义就是这个结构体本身的一个指针，相信大部人都知道java和c＋＋中的this关键字的用法吧，在c＋＋中this指针就是这里的class_point。而objective c则是用的self来表示自身的指针的。

2）super_class 看到这里就知道继承是怎么回事了吧，就是在结构体里放上一个指针指向它的父节点。懂得了这点如果想要实现c++中的多重继承，无非就是用指针数组或者链表就可以了。

3）name version和info我要放到一块说了，因为她们都大同小异。name就是你定义的类的名字。任何产品都要有个版本吧，类同样也是人们设计出来的产 品，version就是要给你的类加一个版本号，方便日后升级。info就是相当于一个ID，来区分你创建了多少个这样的结构体，也就是类。

4）instance_size 这就是类的关键部分，在类中叫成员变量，这个大小是如何分配的，是根据你在类中定义了多少实例。这样在这个类去初始化的时候，就会读取instance_size中的数据,在c语言中就用malloc给这个结构体分配大小。

5）ivars 表示的是类成员变量的列表，成员变量在分配好大小之后，ivars就存取了她们的地址，从而可以方便的访问到成员变量。所以说c++对类成员变量作用区域 的限制，如pravite都是语法上的限制，如果你知道类是如何设计的，就可以先读取类的地址，接着让指针偏移一个变量的大小就可以访问到类中 pravite的变量了。

6）methods 方法列表，和实例变量设计的类似，无非这个列表是个函数指针列表吧了，存的都是函数指针。这里就不赘余了。

7）dtable 这个要就是一些语言可以实现动态绑定的关键，在c＋＋中这就是一个虚表，当这个虚表中有数据的时候，函数调用的时候就会首先在methods列表中找到方 法的地址，然后从dtable查找符合这个方法应该有多少偏移量，从而访问到正确的地址。objective c中消息同样也是这样实现的。下面是objective c每次方法调用时都会调用lookup这个方法。

objc_msg_lookup(id receiver, SEL op)
{
  if (receiver)
    return  sarray_get(receiver -> class_pointer -> dtable, (sidx)op);
  else
    return  nil_method;

｝

8）subclass_list 是子类的列表指针这里不再赘余。

9） sibling_class 是兄弟类的列表，类的结构明显看出来是数据结构中树的原型，用链表表示树的方法多种多样，这里用到的是孩子兄弟表示法。

10）protocols 这里特意用这个名字是为了方便说明objectivc的协议，如果用面向对象的统一定义解释的话，这个指针是用来实现接口的，在c++中叫纯虚对象。

11）gc_object_type 类方法和类变量从那而来的，这就是答案。

有了上面的基础下面介绍SELECTOR和IMP就容易多了。

SELECTOR和IMP

下面的内容主要以代码的形式演示下，在cocoa中类的方法调用是如何实现的。这里我定义了2个很简单的类纯属是用来模拟数据的。 athlete和footballPlayer。其中footballPlayer继承自athlete，代码如下：

//
//  athlete.h
//  SelectorAndFuntion
//
//  Created by mengtnt on 10-12-8.
//  Copyright 2010 __MyCompanyName__. All rights reserved.
//
#import <Cocoa/Cocoa.h>
@interface athlete : NSObject
{
    NSString *name;
}
- (void)show;
@end

#import "athlete.h"
@implementation athlete

- (id)init
{
    self = [super init];
    if (self)
    {
        name = [[NSString alloc] initWithString:@"Rossi"];
    }
    return self;
}


- (void)dealloc
{
    [name release];
    [super dealloc];
}


- (void)show
{
    NSLog(@"My name is %@/n",name);
}

@end

//
//  footballPlayer.h
//  SelectorAndFuntion
//
//  Created by mengtnt on 10-12-8.
//  Copyright 2010 __MyCompanyName__. All rights reserved.
//

#import <Cocoa/Cocoa.h>
#import "athlete.h"

@interface footballPlayer : athlete
{
    NSNumber *goalNumber;
}
@end

#import "footballPlayer.h"


@implementation footballPlayer

- (id)init
{
    self = [super init];
    if (self)
    {
        goalNumber = [[NSNumber alloc] initWithUnsignedInt:100];
    }
    return self;
}


- (void)dealloc
{
    [goalNumber release];
    [super dealloc];
}


- (void)show
{
    NSLog(@"Goal is %@/n",goalNumber);
}

@end

那么利用上面两个数据类，下面这个类就模拟了cocoa中消息的发送。

//  doProx.h
//  SelectorAndFuntion

//  这个类是用来演示Class,SEL，IMP，函数指针在objective c中如何使用。
//  1.SEL IMP 函数名字的关系。其中SEL是apple给每个函数分配的ID，IMP代表函数指针。关系图如下：
//           footballPlayer 类
//  方法名字        方法ID(假设)        地址(假设)
//  show             1001                 0x2001

//  2.其中会用到获取函数ID的方法selector和通过函数ID调用函数的方法performSelector,等等这些函数的用法。
//  另外,反之我们可以用NSSelectorFromString方法来查找此函数名字的ID。

//  3.我们可以利用methodForSelector来获得函数的指针。并且还利用函数指针，来展示objective c中的performSelector是如何实现的。

//  4.同样我们可以通过一个普通的字符串取得这个Class类型(方法NSClassFromString)，也可以通过我们生成的对象取得这个Class.
//  Selector和Class比较类似，而Class类型获得的方法ClassName.不同的地方是Selector用于表示方法.


//  Created by mengtnt on 10-12-8.
//  Copyright 2010 __MyCompanyName__. All rights reserved.


#import <Cocoa/Cocoa.h>

#define SHOW @"show"    //函数show的字符串。
#define FOOTBALLPLAYER_CLASS @"footballPlayer"  //类footballPlayer的字符串

@interface doProx : NSObject
{
    id athleteInstance[2];    //因为要动态的调用athlete中的show和footballPlayer的show方法，所以要定义为id类型。
    SEL show_SEL;  
    IMP show_IMP;
    void(*show_Func) (id, SEL);  //函数指针是用来展示IMP在cocoa中是如何实现的。因为IMP其实定义就是函数指针。
    Class footBallPlayerClass;
}
- (void)setSEL;

- (void)showResult;
@end

#import "doProx.h"
#import "athlete.h"
#import "footballPlayer.h"   //在这里才包含两个头文件，这样才能体现程序动态执行的效果。

@implementation doProx
//分别给athlete赋予不同的对象
- (id)init
{
    self = [super init];
    //第一种获得类对象的方法，是用类方法调用获得此对象
    athleteInstance[0] = [[athlete alloc] init];
   
    //第二种获得类对象的方法，首先通过类的字符串获得类的类型，然后用此类型的类方法调用创建对象。
    footBallPlayerClass = NSClassFromString(FOOTBALLPLAYER_CLASS);
    athleteInstance[1] = [[footBallPlayerClass alloc] init];
    return self;
}

- (void)dealloc
{
    [athleteInstance[0] release];
    [athleteInstance[1] release];
    [super dealloc];
}

//如何获取SEL变量的值。SEL的值是根据函数名字获得的，相同的名字具有相同的ID。
- (void)setSEL
{
    //方法一用函数名字获得。
    //show_SEL = @selector(show);
   
    //方法二用函数的字符串获得。
    show_SEL = NSSelectorFromString(SHOW);
}

- (void)showResult
{
    show_IMP = [athleteInstance[0] methodForSelector:show_SEL];
    show_IMP(athleteInstance[0],show_SEL);
   
    show_Func=(void (*)(id, SEL)) [athleteInstance[1] methodForSelector:show_SEL];
    show_Func(athleteInstance[1],show_SEL);
   
    //展现perform的用法，判断这个对象必须是footballPlayer类型才能执行。
    for(int i = 0;i < 2;i++)
    {
        if ([[athleteInstance[i] className] isEqualToString:FOOTBALLPLAYER_CLASS])
        {
            [athleteInstance[i] performSelector:show_SEL];
        }
    }
   
    NSString *myName = NSStringFromSelector(_cmd);
    NSLog(@"Running in the method of %@", myName);
}
@end
然后在主函数里面调用这些方法。

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "doProx.h"
int main (int argc, const char * argv[])
{
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    doProx *proxy = [[doProx alloc] init];
   
    [proxy setSEL];
    [proxy showResult];
    [pool drain];
    return 0;
}

有兴趣的可以把代码复制过去调试下，在debuger中观察各个实例变量和方法的指针是如何变化的，相信有了这些基础以后学习Foundation框架中的常用类就不会有什么困难了。

NSString 、NSMutableString类

    cocoa把字符串处理封装到NSString类中了，这个类提供了字符串处理的常用方法，详细请见apple develop document。在这里你要了解到NSString类的那些特征那，下面请看一段代码：

    NSString *temp =[[NSString alloc] initWithString:@"test"];
    //NSLog(@"%d",[temp retainCount]);
    [temp release];

    //NSLog(@"%d",[temp retainCount]);

    NSMutableString *str=[[NSMutableString alloc] initWithString:temp];
    [str appendFormat:@"NSString"];
    NSLog(@"%@",str);

你猜NSLog会输出什么，是我们想要的testNSString么？有兴趣的可以在xcode中创建一个控制台程序，把上面的代码复制进去，可以 看到确实是我们预期的结果。学习过objective c内存管理的肯定就会有疑问了，temp已经释放了，为什么str中还能和temp中的字符串拼接那？

为了揭开NSString这个类的秘密，首先把代码中被注释的那两句话，在程序中一同运行。那么retainCount又是什么那？引用计数，这个 你不会没有听过吧，那你就要再好好学习下objective c的内存管理了。程序再次运行时，你会发现控制台中会输出两个-1，也就是alloc和release根本就没有起到任何作用，难道NSString类不 适用于objective c的内存管理么？显然不是，原因就在于NSString类中的字符串都定义在常量区，常量区并不是程序员为对象在内存中申请的空间，而是编译起给一些变量 分配的空间，所以说你根本无法取得它的引用计数，因为这个字符串的分配，根本不受你的控制，完全是编译起去控制的。所以你看到的都是－1。那么如果给 NSMutableString类型的str取retainCount那答案会是什么哪？有兴趣的可以实验下，应该是1。因为 NSMutableString虽说它初始化的字符串在常量区，但是NSMutalbeString不像NSString简单的存取字符串的信息，它还要 存取字符串的容量以及一些其他信息供字符串扩展，所以自然和NSString就不太一样了。具体NSMutableString是怎么实现的那就要问问 apple的工程师了。

NSArray NSMutableString类

    首先还是先看段代码，眼见为实，代码可以说明一切。假如你有两个类Person和Animal那么你就可以写如下的代码，来访问你定义再array对象中的实例了：

    Person *aMan = [[Person alloc] init];

    Animal *dog   = [[Animal alloc] init];

    NSArray *aryMammal = [[NSArray arrayWithObjects:aMan,dog]];

    [aMan release];

    [dog release];

    for(id someThing for aryMammal)

    {

         NSLog(@"%@", [someThing getName]];  //假如说你定义的类有这个方法可以获得对象的名字

    }

按照我们学过的objective c内存管理的理论分析的话，程序会在for循环中，抛出一个不能识别的selector发向一个实例的异常。但是你可以运行一下，程序非常的正常，没有任 何的异常。这又是什么原因哪？先不急着看下面的分析，你可以用上面的策略retainCount来看下对象aMan和dog的变化。之后你就很容易发现问 题在哪里了。下面还是为一些不愿动手的同志，分析一下结果吧。如果照上面所说的在NSArray后面用retainCount来获取aMan和dog的的 引用计数的，你会发现这两个实例的retainCount都变成了2，自然release之后对象还是没有销毁的。所以由这里可以推测出我们向一个容器里 面放对象的时候，对象的引用计数会自动加1，apple工程师这样设计就可以大大减少程序崩溃的可能性。

    下面来看下NSMutableArray的一些特征。当你想要遍历一个NSMutableArray的时候，然后找到某个特殊的对象，用另外一个对象替代这个对象的时候，代码如下：

   int i = 0;

    for(id temp in mutableAry)

   {

        if([temp equal:aObject])

            [mutableAry replaceObjectAtIndex:i withObject:aObject];

        i++;

   }

这样的代码可以运行么？答案是只要你的程序进到了if语句里面，下次执行for循环的时候程序就会崩溃，报出的错误是bad access，在之后的博客里我会和大家一块分享下，xcode程序运行中的常见错误。下面就来分析下这种错误的原因吧。 用for(id temp in mutableArray)的时候，切记不能在for循环中为mutableArray添加任何东西，因为for循环在开始的时候，会把array中的所 有数据都放到一个stack中，stack中存着array中对象的指针。如果你改变了array中的对象，原来对象的指针就销毁了，而stack中仍然 存着这个指针，访问的时候程序会bad access从而crash。

    下面再来看下NSArray的一个特殊的用法，就是在数组中放置dictionary的时候，数组同样可以用valueForKey的方法来访问dictionary中的value。代码演示如下：

    NSDictionary *dic1 = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:@"1",@"sky",nil];
    NSDictionary *dic2 = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:@"2",@"zhiwei",nil];

    NSDictionary *dic3 = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:@"1",@"mengtnt",nil];
    NSMutableArray *ary = [[NSMutableArray alloc] init];
    [ary insertObject:dic1 atIndex:0];
    [ary insertObject:dic2 atIndex:0];
    [ary insertObject:dic3 atIndex:0];
    NSString *str = [[ary valueForKey:@"1"] objectAtIndex:1];
    NSLog(@"%@",str);

在从array中取得dictionary的value的时候，切记要指定index因为数组中的dictionary可能有好多key为1的数 据，它会根据index位置获得正确的数据，如果上面的程序这样写NSString *str = [[ary valueForKey:@"1"] objectAtIndex:0];那么str中应该存取的就是mengtnt，而如果objectAtIndex:2 那结果会输出一个Null。默认情况下如果在相应的位置没有这个dictionary的key，编译器会自动给这个位置加一个NSNull的对象，大家可 不要搞混了，NSNull也是个对象，也是继承自NSObject，千万不能把它当作nil处理。只不过apple为了在集合类中表示空对象而定义的一个 类，因为不可能在集合中随便插入nil对象。这样就可以避免程序随便的进入nil对象，而造成程序异常。。

    首先来看下一个操作文件以及目录的重要类NSFileManager。下面还是看一段代码，来一一说明此类的用法

    NSFileManager *fm;
    NSDirectoryEnumerator *dirEnum;
    NSArray *dirArray;
     // 需要创建一个file manager的实例
    fm = [NSFileManager defaultManager];
   
    // 获取当前工作目录的路径
    path = [fm currentDirectoryPath];
   
    // 遍历这个目录
    dirEnum = [fm enumeratorAtPath: path];

    NSLog(@"Contents of %@:", path);

    while ((path = [dirEnum nextObject]) != nil)

    {
           
            NSLog(@"%@", path);

    }

    // 另一种遍历目录的方法
   
    dirArray = [fm contentsOfDirectoryAtPath: [fm currentDirectoryPath] error: nil];

    NSLog(@"Contents using contentsOfDirectoryAtPath:");

    for (path in dirArray)

        NSLog(@"%@", path);

相信仔细看了这些代码之后，会对NSFileManager这个类如何遍历目录，有了一定的认识吧。其实这些代码都非常简单，只要查看apple developer文档都能找到的。虽说理解起来简单，但是有时候一动手写代码还是会遇到很多问题的。例如下面

        NSArray *aryProvsioning = [FileManager contentsOfDirectoryAtPath:@"/vault/provisioning" error:nil];
        for(NSString* provisioningFile in aryProvsioning)
        {
            NSLog(@"delete file:%@",provisioningFile);
            [FileManager removeItemAtPath:[NSString stringWithFormat:@"/vault/provisioning/%@",provisioningFile]
                                    error:nil];
        }

这段代码的功能是删除/vault/provisioning下的所有文件，有兴趣的可以亲 自实验以下，确实可以删除该文件夹下面的所有文件。但是有种情况不行，就是该文件夹下又存在文件夹的情况下，该方法removeitemAtPath就不 能删除，也就是该方法只能删除文件不能删除目录，所以在用的时候要格外小心，一定要认真阅读开发文档。所以上面如果想要删除该文件夹下面的所有文件及目 录，就要写成函数来递归调用。

void deleteAllAtPath(NSString *path)

{

        NSArray *aryProvsioning = [FileManager contentsOfDirectoryAtPath:path error:nil];

        if (aryProvsioning == nil)

            return;
        for(NSString* provisioningFile in aryProvsioning)
        {
            deleteAllAtPath(provisioningFile);

            NSLog(@"delete file:%@",provisioningFile);
            [FileManager removeItemAtPath:[NSString stringWithFormat:@"/vault/provisioning/%@",provisioningFile]
                                    error:nil];
        }

}

    下面再来看一个读写文件的类NSFileHandle，其实它的实现就是调用c语言种文件流的操作。通过取得文件流的指针，然后定位指针的位置从而读取出文件中的内容，同样在文件中写入东西也是同样的道理，下面来看一小短代码。

    NSFileHandle *TXTFileHandle;

    NSString    *szTXTFileTemp = @"111.txt";
    TXTFileHandle = [NSFileHandle fileHandleForWritingAtPath:szTXTFileTemp];

    //防止该文件不存在，如果不存在，新建该文件并写入空数据。
    if(!TXTFileHandle)
    {
        [@"" writeToFile:szTXTFileTemp atomically:NO encoding:1 error:nil];
        TXTFileHandle = [NSFileHandle fileHandleForWritingAtPath:szTXTFileTemp];
    }

    [TXTFileHandle seekToEndOfFile];

    char * conTemp = "mengtnt";

    [TXTFileHandle  writeData:[NSData dataWithBytes:conTemp length:8];

    [TXTFileHandle closeFile];

    //下面是读取

    TXTFileHandle = [NSFileHandle fileHandleForReadingAtPath:szTXTFileTemp];

    NSData *fileData = [TXTFileHandle readDataToEndOfFile];

    NSlog(@"%@",[[NSString alloc] initWithData:fileData  encoding:NSUTF8StringEncoding]);

    [TXTFileHandle closeFile];

  以上就是cocoa编程中文件操作的常见用法，下面再看两个类，虽说里面的方法都很简单，但是不注意一些细节还是会出问题的。

    NSThread类，开启一个线程的方法在简单不过了，[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(StartThreadTest:) toTarget:self withObject:nil];其中selector就是你要调用的线程方法。

- (void)StartThreadTest:(id)idThread
{
    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    //一些UI事件以及其他事件处理
    [pool release];
}

不知道大家注意了没有，为什么线程中要加release pool那。特别是线程中有处理UI事件的时候一定要加上pool，否则你会发现应用程序运行异常的慢，甚至有的时候会crash掉。可能是线程的资源在 使用时，很难判断何时使用完毕，所以编译器也就不方便自动释放这些资源，这样就要手动加上pool，使线程运行到此处的时候释放掉某些资源。究其深层的原 因，自己也是一知半解。这里仅仅是自己的一些想法，还望那位高手能指点下分析的是否正确。

    最后跟大家提以下NSTimer的用法，NSTimer说白了就是一个定时器，就是用来每隔一段时间运行某段代码，    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.2
                                             target:self
                                           selector:@selector(DetectSN:)
                                           userInfo:nil
                                            repeats:YES];

当你相停止timer的时候就调用invalide方法。需要注意的一点是当NSTimer被设置无效的时候，要想使用这个timer对象，必须重新开辟一个NSTimer的对象。

    那么关于NSFoundation一些类的用法就先介绍到这里吧，这些都是自己平时整理一些资料，这些类都是比较容易用到，同时也容易出错的类。希望能给 大家一些帮助，同时在调试中也提高了自己的能力。以后我就来简单的分享下自己cocoa编程中ApplicationKit框架的一些简单用法，不过我一 直在UI设计方面存在先天不足，也希望在介绍ApplicationKit框架，各位老鸟看到我设计的一些UI的时候，能给点建设性的意见，以让自己摆脱 这方面的苦恼。