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Objective-C协议可选方法（@optional）语法规范

2022-10-204.0k 阅读

1. 协议与可选方法概述

在Objective - C编程中，协议（Protocol）是一种强大的机制，它允许类声明自己能够执行某些方法，而无需继承自特定的类。协议定义了一组方法的声明，但不提供这些方法的实现。这就好比是一份契约，类通过遵守协议来表明自己履行契约的能力。

协议中的方法分为两种类型：必须实现的方法（required）和可选实现的方法（optional）。可选方法（@optional）为遵守协议的类提供了灵活性，这些类可以根据自身的需求选择是否实现这些方法。这种灵活性在很多场景下非常有用，例如当你定义一个通用的协议供多个不同功能的类遵守时，并非所有类都需要实现协议中的所有功能，可选方法就可以满足这种需求。

2. @optional 语法基础

在Objective - C协议定义中，使用@optional关键字来标识一组可选方法。其基本语法结构如下：

@protocol MyProtocol <NSObject>

// 必须实现的方法声明
- (void)requiredMethod;

// 标识下面的方法为可选方法
@optional
- (void)optionalMethod1;
- (NSString *)optionalMethod2WithParameter:(NSString *)param;

@end

在上述代码中，@protocol MyProtocol <NSObject>声明了一个名为MyProtocol的协议，并且该协议继承自NSObject协议（在Objective - C中，许多协议都继承自NSObject协议，以获取一些通用的方法声明）。requiredMethod是必须实现的方法，而optionalMethod1和optionalMethod2WithParameter:是可选方法，通过@optional关键字进行标识。

当一个类遵守这个协议时，它必须实现requiredMethod，但可以选择是否实现optionalMethod1和optionalMethod2WithParameter:。

3. 类遵守协议及处理可选方法

假设我们有一个MyClass类，它遵守MyProtocol协议。

@interface MyClass : NSObject <MyProtocol>

@end

@implementation MyClass

// 实现必须方法
- (void)requiredMethod {
    NSLog(@"执行必须方法 requiredMethod");
}

// 选择实现其中一个可选方法
- (void)optionalMethod1 {
    NSLog(@"执行可选方法 optionalMethod1");
}

@end

在MyClass的实现中，我们实现了requiredMethod，同时选择实现了optionalMethod1，而没有实现optionalMethod2WithParameter:。这是完全合法的，因为optionalMethod2WithParameter:是可选方法。

4. 调用可选方法

在调用遵守协议的对象的可选方法时，需要特别注意。由于对象可能没有实现该可选方法，直接调用未实现的方法会导致运行时错误。因此，我们需要在调用前检查对象是否实现了该可选方法。在Objective - C中，可以使用respondsToSelector:方法来进行检查。

MyClass *myObject = [[MyClass alloc] init];
if ([myObject respondsToSelector:@selector(optionalMethod1)]) {
    [myObject optionalMethod1];
}
if ([myObject respondsToSelector:@selector(optionalMethod2WithParameter:)]) {
    [myObject optionalMethod2WithParameter:@"示例参数"];
}

在上述代码中，首先创建了MyClass类的实例myObject。然后通过respondsToSelector:方法检查myObject是否实现了optionalMethod1和optionalMethod2WithParameter:。如果实现了，则调用相应的方法。对于optionalMethod1，由于MyClass实现了它，所以会执行并打印日志。而对于optionalMethod2WithParameter:，由于MyClass没有实现，所以不会执行调用，从而避免了运行时错误。

5. 可选方法在代理模式中的应用

代理模式是Objective - C中常用的设计模式之一，而可选方法在代理模式中发挥着重要作用。例如，在iOS开发中，UITableViewDelegate协议就包含了许多可选方法。

// UITableViewDelegate协议部分定义
@protocol UITableViewDelegate <NSObject>

// 必须方法，返回tableView的行数
- (NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section;

// 可选方法，定义单元格的高度
@optional
- (CGFloat)tableView:(UITableView *)tableView heightForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath;

@end

假设有一个视图控制器MyTableViewController遵守UITableViewDelegate协议。

@interface MyTableViewController : UIViewController <UITableViewDelegate>

@property (nonatomic, strong) UITableView *tableView;

@end

@implementation MyTableViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.tableView = [[UITableView alloc] initWithFrame:self.view.bounds style:UITableViewStylePlain];
    self.tableView.delegate = self;
    self.tableView.dataSource = self;
    [self.view addSubview:self.tableView];
}

// 实现必须方法
- (NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section {
    return 10;
}

// 选择实现可选方法，自定义单元格高度
- (CGFloat)tableView:(UITableView *)tableView heightForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
    return 60;
}

@end

在这个例子中，MyTableViewController遵守了UITableViewDelegate协议。它必须实现tableView:numberOfRowsInSection:方法来提供表格的行数。同时，它选择实现了tableView:heightForRowAtIndexPath:可选方法，以自定义表格单元格的高度。如果MyTableViewController没有实现这个可选方法，UITableView会使用默认的单元格高度。这种灵活性使得开发者可以根据具体需求选择是否自定义某些功能，而不必强制实现所有可能的方法。

6. 可选方法的内存管理考量

在处理可选方法的实现时，同样需要遵循Objective - C的内存管理规则。无论是必须方法还是可选方法，如果涉及到对象的创建、持有和释放，都要谨慎处理。

例如，在一个可选方法中创建并返回一个自动释放的字符串对象：

@protocol AnotherProtocol <NSObject>
@optional
- (NSString *)generateString;
@end

@interface MyOtherClass : NSObject <AnotherProtocol>
@end

@implementation MyOtherClass

- (NSString *)generateString {
    NSString *string = [[NSString alloc] initWithFormat:@"生成的字符串"];
    return [string autorelease];
}

@end

在上述代码中，generateString是AnotherProtocol中的可选方法。在实现中，创建了一个NSString对象，并使用autorelease方法将其放入自动释放池。这样，调用者在使用完这个字符串后，无需手动释放，当自动释放池被销毁时，字符串对象会被正确释放。

如果在可选方法中持有其他对象，例如在一个方法中设置一个属性：

@protocol SomeProtocol <NSObject>
@optional
- (void)setMyObject:(id)object;
@end

@interface MyClassForObject : NSObject <SomeProtocol> {
    id myObject;
}
@property (nonatomic, retain) id myObject;
@end

@implementation MyClassForObject
@synthesize myObject;

- (void)setMyObject:(id)object {
    [self.myObject release];
    self.myObject = [object retain];
}

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

@end

在setMyObject:可选方法中，遵循了正确的内存管理原则，先释放旧的myObject，再保留新传入的对象。在类的dealloc方法中，也正确地释放了myObject，以避免内存泄漏。

7. 与其他编程语言类似特性的对比

在其他编程语言中，也有类似可选方法的概念，尽管语法和实现方式有所不同。

7.1 Java接口中的默认方法

在Java 8及之后的版本中，接口可以包含默认方法。默认方法有方法体，实现接口的类可以选择是否重写这些默认方法。这与Objective - C协议中的可选方法有相似之处。例如：

public interface MyJavaInterface {
    // 抽象方法，必须实现
    void requiredMethod();

    // 默认方法，可选重写
    default void optionalMethod() {
        System.out.println("这是一个默认方法");
    }
}

public class MyJavaClass implements MyJavaInterface {
    @Override
    public void requiredMethod() {
        System.out.println("执行必须方法");
    }

    // 选择不重写默认方法，使用接口提供的默认实现
}

在这个Java示例中，MyJavaInterface定义了一个必须实现的抽象方法requiredMethod和一个可选重写的默认方法optionalMethod。MyJavaClass实现了MyJavaInterface，它必须实现requiredMethod，而对于optionalMethod，如果不重写，就会使用接口提供的默认实现。

与Objective - C不同的是，Java的默认方法有默认的实现代码，而Objective - C协议中的可选方法只有声明，实现完全由遵守协议的类决定。

7.2 Swift协议中的可选要求

在Swift中，协议也可以有可选要求。通过在协议定义前添加@objc属性，并将协议标记为@objc protocol，就可以在协议中定义可选方法。例如：

@objc protocol MySwiftProtocol {
    func requiredMethod()
    @objc optional func optionalMethod()
}

class MySwiftClass: NSObject, MySwiftProtocol {
    func requiredMethod() {
        print("执行必须方法")
    }

    // 选择不实现可选方法
}

在Swift中，调用可选方法时，需要使用可选链式调用。例如：

let mySwiftObject = MySwiftClass()
if let optionalMethod = mySwiftObject.optionalMethod?() {
    // 如果可选方法存在并执行成功
}

Swift的可选要求与Objective - C的可选方法在概念上相似，但在语法和调用方式上有明显区别。Swift的可选链式调用更加简洁明了，而Objective - C通过respondsToSelector:方法进行检查。

8. 可选方法在框架设计中的应用策略

在设计框架时，合理使用可选方法可以提高框架的灵活性和可扩展性。

8.1 提供基础功能与扩展功能分离

假设我们正在设计一个图片加载框架，我们可以定义一个协议来处理图片加载完成后的回调。

@protocol ImageLoaderDelegate <NSObject>

// 必须方法，图片加载完成时调用
- (void)imageLoader:(ImageLoader *)loader didFinishLoadingImage:(UIImage *)image;

// 可选方法，用于处理加载进度
@optional
- (void)imageLoader:(ImageLoader *)loader loadingProgress:(CGFloat)progress;

@end

在这个协议中，imageLoader:didFinishLoadingImage:是必须实现的方法，以确保使用者能够处理图片加载完成的情况。而imageLoader:loadingProgress:是可选方法，只有当使用者需要实时获取图片加载进度时才需要实现。这样，基础的图片加载功能和扩展的加载进度跟踪功能就被分离了，不同需求的开发者可以根据自己的情况选择是否实现可选方法。

8.2 适应不同应用场景的定制

考虑一个网络请求框架，不同的应用可能有不同的网络请求配置和处理逻辑。

@protocol NetworkRequestProtocol <NSObject>

// 必须方法，发起网络请求
- (void)sendRequestWithURL:(NSURL *)url completion:(void (^)(NSData *data, NSError *error))completion;

// 可选方法，配置请求头
@optional
- (NSDictionary *)customRequestHeaders;

// 可选方法，处理特定的网络错误
@optional
- (void)handleNetworkError:(NSError *)error;

@end

通过这种方式，遵守协议的类可以根据具体的应用场景，选择是否实现customRequestHeaders来配置自定义的请求头，或者实现handleNetworkError:来处理特定的网络错误。这使得框架能够适应多种不同的应用需求，而不会对所有使用者强加不必要的功能实现。

9. 总结与最佳实践

  • 谨慎定义可选方法：在协议中定义可选方法时，要确保这些方法确实是部分遵守协议的类可能不需要实现的。如果定义过多不必要的可选方法，可能会导致协议变得复杂，难以理解和维护。
  • 文档说明：对于协议中的可选方法，一定要在文档中详细说明其用途、参数和返回值等信息。这有助于其他开发者在遵守协议时了解可选方法的功能，决定是否需要实现它们。
  • 检查调用：在调用可选方法前，始终使用respondsToSelector:方法进行检查，以避免运行时错误。这是确保程序稳定性的重要步骤。
  • 内存管理：在可选方法的实现中，严格遵守Objective - C的内存管理规则，无论是对象的创建、持有还是释放，都要确保正确处理，以防止内存泄漏。

通过合理使用Objective - C协议中的可选方法，可以提高代码的灵活性和可维护性，使程序能够更好地适应不同的需求和场景。无论是在小型项目还是大型框架的开发中，掌握可选方法的语法和应用策略都是非常重要的。