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耦合是每個程序員都必須面對的話題，也是容易被忽視的存在，怎麼處理耦合關系到我們最後的代碼質量。今天Peak君和大家聊聊耦合這個基本功話題，一起捋一捋iOS代碼中處理耦合的種種方式及差異。

簡化場景

耦合的話題可大可小，但原理都是相通的。為了方便討論，我們先將場景進行抽象和簡化，只討論兩個類之間的耦合。

假設我們有個類Person，需要喝水，根據職責劃分，我們需要另一個類Cup來完成喝水的動作，代碼如下：

//Person.h
@interface Person : NSObject
- (void)drink;
@end
 
//Cup.h
@interface Cup : NSObject
- (id)provideWater;
@end

很明顯，Person和Cup之間要配合完成喝水的動作，是無論如何都會產生耦合的，我們來看看在Objective C下都有哪些耦合的方式，以及不同耦合方式對以後代碼質量變化的影響。

方式一：.m引用

這種方式直接在.m文件中導入Cup.h，同時生成臨時的Cup對象來調用Cup中的方法。代碼如下：

#import "Person.h"
#import "Cup.h"

@implementation Person

- (void)drink {

    Cup* c = [Cup new];
    
    id water = [c provideWater];
    [self sip:water];
}
- (void)sip:(id)water
{
    //sip water
}

@end

這應該是不少同學會選擇的做法，要用到某個類的功能，就import該類，再調用方法，功能完成提交測試一氣呵成。

這種方式初看起來沒什麼毛病，但有個弊端：Person與Cup的耦合被埋進了Person.m文件的方法實現中，而.m文件一般都是業務邏輯代碼的重災區，當Person.m的代碼量膨脹之後，如果Person類交由另一位工程師來維護，那這位新接手的同學無法從Person.h中一眼看出Person類和哪些類之間有交互，即使在Person.m中看drink的聲明也沒有任何線索，要理清楚的話，只能把Person.m文件從頭到尾讀一遍，對團隊效率的影響可想而知。

方式二：.h Property

既然直接在.m中引用會導致耦合不清晰，我們可以將耦合的部分放入Property中，代碼如下：

//Person.h
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, strong) Cup*                 cup;
- (void)drink;
@end
  
//Person.m
@implementation Person
- (void)drink {
    id water = [self.cup provideWater];
    [self sip:water];
}

- (void)sip:(id)water
{
    //sip water
}
@end

這樣，我們只需要掃一眼Person.h就能明白，Person類對哪些類產生了依賴，比直接在.m中引用清晰多了。

不知道大家有沒有好奇過，為什麼在Objective C中會有.h文件的存在，為什麼不像Java，Swift一樣一個文件代表一個類？使用.h文件有利有弊。

.h文件最大的意義在於將聲明和實現相隔離。聲明是告訴外部我支持哪些功能，實現是支撐這些功能背後的代碼邏輯。在我們閱讀一個類的.h文件的時候，它最主要的作用是透露兩個信息：

• 我（Person類）依賴了哪些外部元素

• 我（Person類）提供哪些接口供外部調用

所以.h文件應該是我們代碼耦合的關鍵所在，當我們猶豫一個類的Property要不要放到.h文件中去聲明時，要思考這個Property是不是必須暴露給外部。一旦暴露到.h文件中，就增加了依賴和耦合的幾率。有時候Review代碼，只要看.h文件是否清晰，就大概能猜測這個類設計者的水平。

當我們把Cup類做為Person的Property聲明時，就表明Person與Cup之間存在必要的依賴，我們把這種依賴放到頭文件中來，起到一目了然的效果。這比方式一清晰了不少，但有另一個問題，Cup暴露出去以後，外部元素可以隨意修改，當內部執行drink的時候，可能另一個線程將cup置空了，影響正常的業務流程。

方式三：.h ReadOnly Property

方式二中，Person類在對Cup產生依賴的同時，也承擔了cup隨時被外部修改的風險。當然做直觀的做法是將Cup類作為ReadOnly的property，同時提供一個對外的setter：

//Person.h
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, strong, readonly) Cup*                 cup;
- (void)setPersonCup:(Cup*)cup;
- (void)drink;
@end

有同學可能會問，這和上面的做法有什麼區別，不一樣都有讀寫的接口嗎？最大的區別是增加了檢查和干擾的入口。

當我Debug的時候，經常需要檢查某個Propery到底是被誰修改了，Setter中設置一個斷點調試起來方便不少。同時，我們還可以使用Xcode的Caller機制，查看當前Setter都被那些外部類調用了，分析類與類之間的關聯是很有幫助。

Person.m中Setter方法還提供了我們拓展功能的入口，比如我們需要在Setter中增加多線程同步Lock，當Person.m中的其他方法在使用Cup時，Setter必須等待完成才能執行。又比如我們可以在Setter中實現Copy On Write機制：

//Person.m
- (void)setPersonCup:(Cup*)cup {
    Cup* anotherCup = [cup copy];
    _cup = anotherCup;
}

這樣，Person類就可以避免和外部類共享同一個Cup，杜絕使用同一個水杯的衛生問題 ;)

總之，單獨的Setter方法讓我們對代碼有更大的掌控能力，也為後續接手維護你代碼的同學帶來了方便，利己利人。

方式四：init 注入

使用帶Setter的Property雖然看上去好了不少，但Setter方法可以被任意外部類隨時隨刻調用，對於Person.m中使用Cup的方法來說，多少有些不安心，萬一用著用著被別人改了呢？

為了避免被隨意修改，我們可以采用init注入的方式，Objective C中的designated initializer正是為此而生：

//Person.h
@interface Person : NSObject
- (instancetype)initWithCup:(Cup*)cup;
- (void)drink;
@end

去掉Property，將Cup的設置放入init方法中，這樣Person類對外就只提供一次機會來設置Cup，init之後，外部類就沒有其他機會來修改Cup了。

這是使用最多，也是比較推薦的方式。只在對象被創建的時候，去建立與其他對象的關系，把可變性降低到一定程度。那這種方式是否也有什麼缺點呢？

通過init的方式設置cup，杜絕了外部因素的影響，但如果內部持有了cup對象，那麼內部的函數調用依然可以通過各種姿勢與Cup類產生耦合，比如：

//Person.m
@interface Person ()
@property (nonatomic, strong) Cup*                 myCup;
@end

@implementation Person
- (instancetype)initWithCup:(Cup*)cup {
    self = [super init];
    if (self) {
        self.myCup = cup;
    }
    return self;
}

- (void)drinkWater {
    id water = [self.myCup provideWater];
    [self sip:water];
}

- (void)drinkMilk {
    id milk = [self.myCup provideMilk];
    [self sip:milk];
}

@end

Person內部的方法可以通過Cup所有對外的接口來產生耦合，此時我們對於兩個類之間的耦合，就主要靠對Cup.h頭文件來解讀了。如果Cup類設計合理，頭文件結構清晰的話，這其實不算太糟糕的場景。那還有沒有其他方式呢？

方式五：parameter 注入

用Property持有的方式，在Person對象的整個生命周期內，耦合的可能性一直存在，原因在於Property對於.m文件來說是全局可見的。我們可以用另一種方式讓耦合只發生在單個方法內部，即parameter injection：

//Person.h
@interface Person : NSObject
- (void)drink:(Cup*)cup;
@end
  
//Person.m
- (void)drink:(Cup*)cup {
    id water = [cup provideWater];
    [self sip:water];
}

這種方式的好處在於：Person和Cup的耦合只發生在drink函數的內部，一旦函數調用結束，Person和Cup之間就結束了依賴關系。從時間和空間的跨度上來說，這種方式比持有Property風險更小。

可要是在Person中存在多處Cup的依賴，比如有drinkWater,drinkMilk,drinkCoffee等等，反而又不如Property直觀方便了。

方式六：單例引用

單例的優劣有很多優秀的技術文章分析過了，Peak君只強調其中一點，也是平時review代碼和Debug發現最多的問題緣由：單例中的狀態共享。

上面的例子中，我們可以把Cup做成單例，代碼如下：

//Person.m
- (void)drink {
    id water = [[Cup sharedInstance] provideWater];
    [self sip:water];
}

這種方式產生的耦合不但和方式一同樣隱蔽，而且是最容易導致代碼降級的，隨著版本的不停迭代，我們很有可能會得到下面的一個類關聯圖：

所有的對象都依賴於同一個對象的狀態，所有的對象都對這個對象的狀態擁有讀寫權限，最後的結果很有可能是到處打補丁修Bug，按下葫蘆浮起瓢。

使用單例類似的場景很常見，比如我們在單例中持有某個用戶的信息，在用戶登出之後，忘記清除之前用戶的信息就會導致奇怪的bug，而且單例一旦零散的分布在項目的各個角落，要逐一處理十分困難。

方式七：繼承

繼承是一種強耦合關系，網絡上有不少關於繼承(inheritance)和組合(compoisition)之間優劣的對比文章了，這裡不做贅述。繼承確實能在初期很方便的建立清晰的對象模型，重用和多態看著也很美妙，問題在於這種強耦合關系在理解上很容易產生分歧，比如什麼樣對象之間可以被確立為父子關系，哪些子類的行為可以放到父類中給其他子類使用，在多層繼承的時候這些問題會變得更加復雜。所以Peak君建議盡可能的少用繼承關系來描述對象，除非是一目了然毫無異議的父子關系。

我就不強行來一波父類定義來舉例了，比如什麼ObjectWithCup這類。

方式八：runtime依賴

使用runtime來處理耦合是Objective C獨特的方式，而且耦合度非常之低，甚至可以說感覺不到耦合的存在，比如：

//Person.m
- (void)drink:(id)obj
{
    id water = nil;
    SEL sel = NSSelectorFromString(@"provideWater");
    if ([obj respondsToSelector:sel]) {
        water = [obj performSelector:sel];
    }
    if (water) {
      [self sip:water];
    }
}

既不需要導入Cup的頭文件，也不需要知道Cup到底支持哪些方法。這種方式的問題也正是由於耦合度太低了，讓開發者感知不到耦合的存在，感知不到類之間的關系。如果哪天有人把provideWater改寫成getWater，drink方法如果沒有同步到，Xcode編譯時不會提示你，runtime也不會crash，但是業務流程卻沒有正常往下走了。

這也是為什麼我們不推薦用Objective-C runtime的黑魔法去做業務，只是在無副作用的場景下去完成一些數據的獲取操作，比如使用AOP去log日志。

方式九：protocol依賴

這並不是一種獨立的耦合方式，protocol可以結合上述各種耦合方式來進一步降低耦合，也是在復雜類關系設計中推薦的方式，比如我們可以定義這樣一個protocol：

@protocol LiquidContainer (NSObject)（此處圓括號替換尖括號）

- (id)provideWater;
- (id)provideCoffee;

@end
  
//Person.h
@interface Person : NSObject

- (void)drink:(id(LiquidContainer))container;（此處圓括號替換尖括號）

@end

上述的方式中，無論是Property持有還是parameter注入，都可以使用protocol來降低依賴，protocol的好處在於他只規定了方法的聲明，並不限定具體是那個類來實現它，給後期的維護留下更大的空間和可能性。有關protocol的用處和重要性可以單獨開一篇文章來講。

更復雜的場景

以上是一些常見的類耦合方式，描述的兩個類A，B之間的耦合方式。從上面的描述中，我們可以大致感知到兩個類使用不同的方式所導致的耦合的深淺，這種耦合深淺度說白了就是：互相調用函數和訪問狀態的頻次。理解這種耦的深淺可以幫助我們大致去量化兩個對象之間的耦合度，從而在更復雜的場景中去分析一個模塊或者一種架構方式的耦合度。

在更復雜的場景中，比如A，B，C三個類之間也可以采用類似的方法去分析，A，B，C三者可以是如下關系：

分析三個類或者更多類之間的耦合關系的時候，也是先拆解成若干個兩個類分析，比如左邊我們分析AB，BC，AC三組耦合，進而去感知ABC作為一個整體的耦合度。很顯然，右邊的方式看著比左邊的好，因為只需要分析AB和BC。在我們選用設計模式重構代碼的時候，也可以依照類似的方式來分析，從而選擇耦合度最低，最貼合我們業務場景的模式。

我們的原則是：類與類之間調用的方法，依賴的狀態要越少越好，在Objective C這門語言環境下，書寫分類清晰，接口簡潔的頭文件非常重要。

良性的耦合

前面的分析重在嘗試去量化和感知耦合的深淺，但並不是每一次方法調用都是有風險的，有些耦合可以稱作是良性的。

如果將我們的代碼進行高度抽象，所有的代碼都可以被歸為兩類：Data和Action。一個Class中的Property是Data，而Class中的函數則是Action，我之前寫過的一篇關於函數式的文章中提到過，真正讓我們代碼變得危險的是狀態的變化，即改變Data。如果一個函數是純函數，既不依賴於外部狀態，也不修改外部狀態，那麼這個函數無論被調用多少次都是安全的。如果兩個類，比如上面舉例的Person和Cup，二者互相調用的都是純函數，那麼二者之間的耦合可以看做是良性的，並不會導致程序的狀態維護混亂，只是會讓代碼的重構變得困難，畢竟耦合的越深，重構改動的代碼就越多。

所以我們在做設計的時候，應該盡可能使不同元素之間的耦合是良性的，這就涉及到狀態的維護問題，先看下圖中兩種不同的設計方式：

圖中紅色的圓圈代表每個類或者功能單位所持有的狀態。依照圖中上方的設計方式，每個單位各自處理自己的狀態變化，這些狀態之間還互相存在依賴的話，耦合越深，開發調試和重構就越難，代碼就降級越厲害。如果按照圖中下方的方式，將狀態變化的部分全部都集中到一起處理，維護起來就輕松很多了，這也是為什麼很多App都有model layer這一設計的原因，將App狀態（各類model）的變化處理獨立出來作為一個layer，上層（業務層）只是作為model layer的展現和交互的外殼。這種設計技巧，大可以應用於一個App架構的處理，小可以到一個小功能模塊的設計。

結束語

上面總結了我們常用的一些耦合方式，目的在於分析不同代碼的書寫方式，對於我們最後耦合所產生的影響。最後值得一提的是，上面有些耦合方式並沒有絕對的優劣之分，不同的業務場景下可能選擇的方

式也不同，比如有些場景確實需要持有Property，有些場景單例更合適，關鍵在於我們能明白不同方式對於我們代碼後期維護所產生的影響，這篇文章有些地方可能比較抽象，其中很多都是個人感悟和總

結，或有不妥之處，請閱讀之後選擇性的吸收，希望能對大家平常寫代碼處理耦合帶來一些幫助。