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深入了解 iOS 的初始化

初始化

在 iOS 里面,无论是 Objective-C 还是 Swift,类(结构体、枚举)的初始化都有一定的规则要求,只不过在 Objective-C 中会比较宽松,如果不按照规则也不会报错,但会存在隐患,而在 Swift 则需要严格按照规则要求代码才能编译通过,极大提高了代码的安全性。

类(结构体、枚举)的初始化有两种初始化器(初始化方法):指定初始化器(Designated Initializers )、便利初始化器(Convenience Initializers)

Designated Initializers

指定初始化器是类(结构体、枚举)的主初始化器,类(结构体、枚举)初始化的时候必须调用自身或者父类的指定初始化器。一个类(结构体、枚举)可以有多个指定初始化器,作用是代表从不同的源进行初始化。一个类(结构体、枚举)除非有多种不同的源进行初始化,否则不建议创建多个指定初始化器。在 iOS 里,视图控件类,如:UIViewUIViewController就有两个指定初始化器,分别代表从代码初始化、从Nib初始化

Convenience Initializers

便利初始化器是类(结构体、枚举)的次要初始化器,作用是使类(结构体、枚举)在初始化时更方便设置相关的属性(成员变量)。既然便利初始化器是为了便利,那么一个类(结构体、枚举)就可以有多个便利初始化器,这些便利初始化器里面最后都需要调用自身的指定初始化器

核心规则

iOS 的初始化最核心两条的规则:

  • 必须至少有一个指定初始化器,在指定初始化器里保证所有非可选类型属性都得到正确的初始化(有值)
  • 便利初始化器必须调用其他初始化器,使得最后肯定会调用指定初始化器

Initialization

所有的其他规则都根据这两条规则而展开,只是 Objective-C 没有那么多安全检查,显得比较随意、宽松,而 Swift 则有一堆的限制。

Objective-C

Objective-C 在初始化时,会自动给每个属性(成员变量)赋值为 0 或者 nil,没有强制要求额外为每个属性(成员变量)赋值,方便的同时也缺少了代码的安全性。

Objective-C 中的指定初始化器会在后面被NS_DESIGNATED_INITIALIZER修饰,以下为NSObjectUIView的指定初始化器

// NSObject
@interface NSObject <NSObject> 

- (instancetype)init
#if NS_ENFORCE_NSOBJECT_DESIGNATED_INITIALIZER
    NS_DESIGNATED_INITIALIZER
#endif
    ;
@end
  
  
// UIView
@interface UIView : UIResponder

- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame NS_DESIGNATED_INITIALIZER;
- (nullable instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)coder NS_DESIGNATED_INITIALIZER;

@end
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在 Objective-C 里面,几乎所有类都继承自NSObject。当自定义一个类的时候,要么直接继承自NSObject,要么继承自UIView或者其他类。

无论继承自什么类,都经常需要新的初始化方法,而这个新的初始化方法其实就是新的指定初始化器。如果存在一个新的指定初始化器,那么原来的指定初始化器就会自动退化成便利初始化器。为了遵循必须要调用指定初始化器的规则,就必须重写旧的定初始化器,在里面调用新的指定初始化器,这样就能确保所有属性(成员变量)被初始化

根据这条规则,可以从NSObjectUIView中看出,由于UIView拥有新的指定初始化器-initWithFrame:,导致父类NSObject的指定初始化器-init退化成便利初始化器。所以当调用[[UIView alloc] init]时,-init里面必然调用了-initWithFrame:

当存在一个新的指定初始化器的时候,推荐在方法名后面加上NS_DESIGNATED_INITIALIZER,主动告诉编译器有一个新的指定初始化器,这样就可以使用 Xcode 自带的Analysis功能分析,找出初始化过程中可能存在的漏洞

@interface MyView : UIView

@property (nonatomic, strong) NSString *name;

// 推荐加上NS_DESIGNATED_INITIALIZER
- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame name:(NSString *)name NS_DESIGNATED_INITIALIZER;

@end


@implementation MyView

// 初始化时加入参数name,这个方法已经成为新的指定初始化器
- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame name:(NSString *)name {
    if (self = [super initWithFrame:frame]) {
        self.name = name;
    }
    return self;
}

// 旧的指定初始化器就自动退化成便利初始化器,必须在里面调用新的指定初始化器
- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame {
    return [self initWithFrame:frame name:@"Daniels"];
}

// 旧的指定初始化器就自动退化成便利初始化器,必须在里面调用新的指定初始化器
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)coder {
    // 这里的实现是伪代码,只是为了满足规则
    return [self initWithFrame:CGRectNull name:@"Daniels"];
}

@end
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如果不想去重写旧的指定初始化器,但又不想存在漏洞和隐患,那么可以使用NS_UNAVAILABLE把旧的指定初始化器都废弃,外界就无法调用旧的指定初始化器

@interface MyView : UIView

@property (nonatomic, strong) NSString *name;



// 推荐加上NS_DESIGNATED_INITIALIZER
- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame name:(NSString *)name NS_DESIGNATED_INITIALIZER;

// 废弃旧的指定初始化器
- (instancetype)init NS_UNAVAILABLE;

// 废弃旧的指定初始化器
- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame NS_UNAVAILABLE;

// 废弃旧的指定初始化器
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)coder NS_UNAVAILABLE;

@end


@implementation MyView

// 初始化时加入参数name,这个方法已经成为新的指定初始化器
- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame name:(NSString *)name {
    if (self = [super initWithFrame:frame]) {
        self.name = name;
    }
    
    return self;
}


@end
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当然,一个新的类也可以不增加新的初始化方法,在 Objective-C 中,子类会直接继承父类所有的初始化方法

Swift

在 Swift 中,初始化器的规则严格且复杂,目的就是为了使代码更加安全,如果不符合规则,会直接报错,常常会让刚接手 Swift 或者一直对 iOS 的初始化没有深入理解的人很头疼。其实核心规则还是一样,只要理解了各个规则的含义和作用,写起来还是没有压力。

从 iOS 初始化的核心规则展开而来,Swift 多了一些规则:

  • 初始化的时候需要保证类(结构体、枚举)的所有非可选类型属性都会有值,否则会报错。
  • 在没有给所有非可选类型属性赋值(初始化完成)之前,不能调用self相关的任何东西,例如:调用实例属性,调用实例方法。

不存在继承

这种情况处理就十分简单,自己里面的init方法就是它的指定初始化器,而且可以随意创建多个它的指定初始化器。如果需要创建便利初始化器,则在方法名前面加上convenience,且在里面必须调用其他初始化器,使得最后肯定调用指定初始化器

class Person {

    var name: String

    var age: Int

    // 可以存在多个指定初始化器
    init(name: String, age: Int) {
        self.name = name;
        self.age = age;
    }

    // 可以存在多个指定初始化器
    init(age: Int) {
        self.name = "Daniels";
        self.age = age;
    }

    // 便利初始化器
    convenience init(name: String) {
        // 必须要调用自己的指定初始化器
        self.init(name: name, age: 18)
        // 必须在初始化完成后才能调用实例方法
        jump()
    }
  
    func jump() {

    }
}
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存在继承

如果子类没有新的非可选类型属性,或者保证所有非可选类型属性都已经有默认值,则可以直接继承父类的指定初始化器和便利初始化器

class Student: Person {

    var score: Double = 100
  
}
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如果子类有新的非可选类型属性,或者无法保证所有非可选类型属性都已经有默认值,则需要新创建一个指定初始化器,或者重写父类的指定初始化器

  • 新创建一个指定初始化器,会覆盖父类的指定初始化器,需要先给当前类所有非可选类型属性赋值,然后再调用父类的指定初始化器
  • 重写父类的指定初始化器,需要先给当前类所有非可选类型属性赋值,然后再调用父类的指定初始化器
  • 在保证子类有指定初始化器,才能创建便利初始化器,且在便利初始化器里面必须调用指定初始化器
class Student: Person {

    var score: Double
		
    // 新的指定初始化器,如果有新的指定初始化器,就不会继承父类的所有初始化器,除非重写
    init(name: String, age: Int, score: Double) {
        self.score = score
        super.init(name: name, age: age)
    }
  
    // 重写父类的指定初始化器,如果不重写,则子类不存在这个方法
    override init(name: String, age: Int) {
        score = 100
        super.init(name: name, age: age)
    }
  
  
    // 便利初始化器
    convenience init(name: String) {
        // 必须要调用自己的指定初始化器
        self.init(name: name, age: 10, score: 100)
    }
}
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需要注意的是,如果子类重写父类所有指定初始化器,则会继承父类的便利初始化器。原因也是很简单,因为父类的便利初始化器,依赖于自己的指定初始化器

Failable Initializers

在 Swift 中可以定义一个可失败的初始化器(Failable Initializers),表示在某些情况下会创建实例失败。

只有在表示创建失败的时候才有返回值,并且返回值为nil

子类可以把父类的可失败的初始化器重写为不可失败的初始化器,但不能把父类的不可失败的初始化器重写为可失败的初始化器

class Animal {
    
    let name: String
    // 可失败的初始化器,如果把 ! 换成 ?,则为隐式的可失败的初始化器
    init?(name: String) {
        if name.isEmpty {
            return nil
        }
        self.name = name
    }
}

class Dog: Animal {

    override init(name: String) {
        if name.isEmpty {
            super.init(name: "旺财")!
        } else {
            super.init(name: name)!
        }
    }
}
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Required Initializers

在 Swift 中,可以使用required修饰初始化器,来指定子类必须实现该初始化器。需要注意的是,如果子类可以直接继承父类的指定初始化器和便利初始化器,所以也就可以不用额外实现required修饰的初始化器

子类实现该初始化器时,也必须加上required修饰符,而不是override

class MyView: UIView {

    var name: String


    init(frame: CGRect, name: String) {
        self.name = name;
        super.init(frame: frame)
    }

    // 必须实现此初始化器,但由于是可失败的初始化器,所以里面可以不做具体实现
    required init?(coder: NSCoder) {
        fatalError("init(coder:) has not been implemented")
    }
}
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总结

iOS 的初始化最核心两条的规则:

  • 必须至少有一个指定初始化器,在指定初始化器里保证所有非可选类型属性都得到正确的初始化(有值)
  • 便利初始化器必须调用其他初始化器,使得最后肯定会调用指定初始化器

展开而来的多条规则:

  • 无论在 Objective-C 还是 Swift 中,都可以有多个指定初始化器和多个便利初始化器。如果不是可以从多个不同的源初始化,最好只创建一个指定初始化器
  • 无论在 Objective-C 还是 Swift 中,都需要在便利初始化器中调用指定初始化器
  • 在 Objective-C 中,初始化的时候不需要保证所有属性(成员变量)都有值
  • 在 Objective-C 中,如果存在一个新的指定初始化器,那么原来的指定初始化器就会自动退化成便利初始化器。必须重写旧的定初始化器,在里面调用新的指定初始化器
  • 在 Swift 中,初始化的时候需要保证类(结构体、枚举)的所有非可选类型属性都会有值
  • 在 Swift 中,必须在初始化完成后才能调用实例属性,调用实例方法
  • 在 Swift 中,如果存在继承,并且子类有新的非可选类型属性,或者无法保证所有非可选类型属性都已经有默认值,那么就需要新创建一个指定初始化器,或者重写父类的指定初始化器,并且在里面调用父类的指定初始化器
  • 在 Swift 中,子类如果没有新创建一个指定初始化器,并且没有重写父类的指定初始化器,则会继承父类的指定初始化器和便利初始化器
  • 在 Swift 中,子类如果新创建一个指定初始化器,或者重写了父类的某个指定初始化器,那么就不会继承父类的指定初始化器和便利初始化器;但是如果重写了父类的所有指定初始化器,就会继承父类的便利初始化器
  • 在 Swift 中,子类可以把父类的指定初始化器重写成便利初始化器
  • 在 Swift 中,如果子类没有直接继承父类的指定初始化器和便利初始化器,则必须实现父类中required修饰的初始化器

参考资料

Initialization

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