从0到1掌握iOS设计模式：架构师私藏的实战指南

2026-01-19 11:31:22作者：宣聪麟

你还在为臃肿的iOS项目重构发愁？面对复杂业务逻辑无从下手？本文将通过Trip-to-iOS-Design-Patterns项目，带你系统掌握设计模式在iOS开发中的落地实践，从理论到代码实现，一站式解决架构设计难题。

读完本文你将获得：

23种设计模式的iOS实战场景分析
基于Objective-C和Swift的双语言实现对比
单例、代理、观察者等高频模式的代码模板
大型项目架构演进的完整路线图
5个主流App的架构设计拆解案例

项目概述：iOS架构设计的学习宝库

Trip-to-iOS-Design-Patterns是一个专注于iOS设计模式实践的开源项目，通过Objective-C和Swift两种语言实现了常见设计模式的应用场景。项目提供了完整的代码示例和架构分析，帮助开发者理解如何在实际项目中运用设计模式解决复杂业务问题。

项目核心结构：

Trip-to-iOS-Design-Patterns/
├── README.md                 # 项目文档与资源索引
└── SimpleCode/
    ├── BlueLibrary-Objc/     # Objective-C实现示例
    └── BlueLibrary-Swift/    # Swift实现示例

设计模式基础：从理论到iOS实践

什么是设计模式

设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它描述了在软件设计中常见问题的最佳解决方案，是面向对象编程思想的高度提炼。

iOS开发中常用的设计模式可分为三大类：

mindmap
  root((设计模式))
    创建型模式
      单例模式
      工厂模式
      建造者模式
    结构型模式
      代理模式
      适配器模式
      组合模式
    行为型模式
      观察者模式
      命令模式
      策略模式

iOS开发中的设计模式应用现状

根据项目README.md统计，iOS开发中最常使用的设计模式及其出现频率：

设计模式	出现频率	主要应用场景	难度评级
单例模式	★★★★★	网络请求、数据存储	简单
代理模式	★★★★★	视图控制器通信	简单
观察者模式	★★★★☆	数据绑定、状态监听	中等
MVC模式	★★★★★	界面架构设计	简单
工厂模式	★★★☆☆	对象创建管理	中等
策略模式	★★☆☆☆	算法切换、主题切换	中等
装饰器模式	★★☆☆☆	控件功能扩展	较难

核心设计模式实战：以BlueLibrary项目为例

单例模式（Singleton）

单例模式是保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。在iOS开发中，单例模式被广泛应用于网络请求、数据存储等核心服务类。

Objective-C实现：

// LibraryAPI.h
#import <Foundation/Foundation.h>
@class Album;

@interface LibraryAPI : NSObject
+ (LibraryAPI*)sharedInstance;

- (NSArray*)getAlbums;
- (void)addAlbum:(Album*)album atIndex:(NSInteger)index;
- (void)deleteAlbumAtIndex:(NSInteger)index;
@end

// LibraryAPI.m
@implementation LibraryAPI

+ (LibraryAPI *)sharedInstance {
    static LibraryAPI *instance = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        instance = [[self alloc] init];
    });
    return instance;
}

// 其他方法实现...
@end

Swift实现：

class LibraryAPI {
    static let sharedInstance = LibraryAPI()
    
    // 私有化构造方法，防止外部实例化
    private init() {}
    
    func getAlbums() -> [Album] {
        // 实现代码
    }
    
    func addAlbum(_ album: Album, at index: Int) {
        // 实现代码
    }
}

应用场景分析：

单例模式在项目中的典型应用是LibraryAPI类，它封装了应用的核心业务逻辑，通过单例模式确保整个应用中只有一个实例，避免了数据不一致的问题。

使用单例模式的注意事项：

避免在多线程环境下使用 mutable 的单例对象
单例对象的生命周期与应用一致，注意内存占用
单元测试时单例可能会导致测试用例相互干扰

代理模式（Delegate）

代理模式（Delegate Pattern）是iOS开发中最常用的设计模式之一，它定义了对象之间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖它的对象都会得到通知并自动更新。

Objective-C中的代理实现：

// HorizontalScroller.h
#import <UIKit/UIKit.h>

@protocol HorizontalScrollerDelegate <NSObject>
- (NSInteger)numberOfViewsForHorizontalScroller:(HorizontalScroller *)scroller;
- (UIView *)horizontalScroller:(HorizontalScroller *)scroller viewAtIndex:(NSInteger)index;
- (void)horizontalScroller:(HorizontalScroller *)scroller didSelectViewAtIndex:(NSInteger)index;
@end

@interface HorizontalScroller : UIView
@property (nonatomic, weak) id<HorizontalScrollerDelegate> delegate;
- (void)reload;
@end

Swift中的代理实现：

protocol HorizontalScrollerDelegate: AnyObject {
    func numberOfViews(for horizontalScroller: HorizontalScroller) -> Int
    func horizontalScroller(_ scroller: HorizontalScroller, viewAt index: Int) -> UIView
    func horizontalScroller(_ scroller: HorizontalScroller, didSelectViewAt index: Int)
}

class HorizontalScroller: UIView {
    weak var delegate: HorizontalScrollerDelegate?
    
    func reload() {
        // 实现代码
    }
}

代理模式的最佳实践：

代理方法命名应包含发送者信息，如horizontalScroller:didSelectViewAtIndex:
可选方法需用@optional标记（Objective-C）或扩展实现（Swift）
代理属性应使用weak修饰，避免循环引用
复杂交互场景可考虑使用Block+协议的混合方式

观察者模式（Observer）

观察者模式（Observer Pattern）定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖它的对象都会收到通知并自动更新。

在iOS开发中，观察者模式的典型实现包括：

NotificationCenter（通知中心）
KVO（键值观察）
自定义观察者模式

KVO实现示例：

// 注册观察者
[album addObserver:self 
        forKeyPath:@"name" 
           options:NSKeyValueObservingOptionNew 
           context:NULL];

// 实现观察回调
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath 
                      ofObject:(id)object 
                        change:(NSDictionary *)change 
                       context:(void *)context {
    if ([keyPath isEqualToString:@"name"]) {
        NSLog(@"Album name changed to: %@", change[NSKeyValueChangeNewKey]);
        [self updateAlbumNameLabel];
    }
}

// 移除观察者
- (void)dealloc {
    [album removeObserver:self forKeyPath:@"name"];
}

NotificationCenter实现示例：

// 注册通知
NotificationCenter.default.addObserver(self, 
                                       selector: #selector(handleAlbumUpdated(_:)), 
                                       name: NSNotification.Name("AlbumUpdated"), 
                                       object: nil)

// 实现通知处理
@objc func handleAlbumUpdated(_ notification: Notification) {
    guard let album = notification.object as? Album else { return }
    print("Album updated: \(album.name)")
}

// 发送通知
NotificationCenter.default.post(name: NSNotification.Name("AlbumUpdated"), 
                                object: album)

项目代码深度解析：BlueLibrary架构设计

整体架构概览

BlueLibrary项目采用了经典的三层架构，通过设计模式实现了各层之间的解耦，使代码具有良好的可维护性和扩展性。

flowchart TD
    A[ViewController] -->|使用| B[LibraryAPI]
    B -->|组合| C[PersistencyManager]
    B -->|组合| D[HTTPClient]
    C -->|本地存储| E[CoreData/文件系统]
    D -->|网络请求| F[服务器API]

主要组件功能：

ViewController：负责UI展示和用户交互
LibraryAPI：单例类，封装核心业务逻辑
PersistencyManager：处理本地数据持久化
HTTPClient：处理网络请求

依赖注入模式的应用

项目通过依赖注入（Dependency Injection）模式降低了组件间的耦合度，使代码更易于测试和维护。

依赖注入实现示例：

// LibraryAPI.h
@interface LibraryAPI : NSObject
// 通过构造方法注入依赖
- (instancetype)initWithPersistencyManager:(PersistencyManager *)persistencyManager 
                               httpClient:(HTTPClient *)httpClient;
@end

// LibraryAPI.m
@implementation LibraryAPI
- (instancetype)initWithPersistencyManager:(PersistencyManager *)persistencyManager 
                               httpClient:(HTTPClient *)httpClient {
    self = [super init];
    if (self) {
        _persistencyManager = persistencyManager;
        _httpClient = httpClient;
    }
    return self;
}
@end

这种设计的优势：

便于单元测试时替换真实对象为Mock对象
组件间依赖关系清晰可见
符合单一职责原则，每个类只负责自己的功能

数据模型设计

项目中的Album类采用了装饰器模式，通过分类（Category）为模型添加了额外功能，而不修改原有类的实现。

Objective-C分类实现：

// Album+TableRepresentation.h
#import "Album.h"

@interface Album (TableRepresentation)
- (NSDictionary *)tr_tableRepresentation;
@end

// Album+TableRepresentation.m
@implementation Album (TableRepresentation)
- (NSDictionary *)tr_tableRepresentation {
    return @{
        @"titles": @[@"Title", @"Artist", @"Genre", @"Year"],
        @"values": @[self.title, self.artist, self.genre, self.year]
    };
}
@end

Swift扩展实现：

extension Album {
    func tableRepresentation() -> [String: [String]] {
        return [
            "titles": ["Title", "Artist", "Genre", "Year"],
            "values": [title, artist, genre, year]
        ]
    }
}

设计模式实战：从需求到代码实现

案例1：网络请求模块设计

需求：实现一个网络请求模块，要求：

全局唯一实例，避免重复创建
支持GET/POST请求
支持图片下载
可缓存网络请求结果

解决方案：采用单例模式+策略模式

// HTTPClient.h
#import <Foundation/Foundation.h>

typedef NS_ENUM(NSInteger, RequestCachePolicy) {
    RequestCachePolicyNone,
    RequestCachePolicyMemory,
    RequestCachePolicyDisk
};

@interface HTTPClient : NSObject
+ (instancetype)sharedClient;

- (id)getRequest:(NSString*)url 
    cachePolicy:(RequestCachePolicy)policy 
    completion:(void(^)(id response, NSError *error))completion;

- (id)postRequest:(NSString*)url 
     parameters:(NSDictionary*)parameters 
     completion:(void(^)(id response, NSError *error))completion;

- (void)downloadImage:(NSString*)url 
           completion:(void(^)(UIImage *image, NSError *error))completion;
@end

案例2：图片浏览器设计

需求：实现一个图片浏览器，要求：

支持左右滑动切换图片
支持图片下载进度显示
支持缩放查看
支持删除图片

解决方案：采用组合模式+观察者模式

class ImageBrowserViewController: UIViewController {
    var imageBrowser: HorizontalScroller!
    var images: [ImageModel] = []
    
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        setupImageBrowser()
        loadImages()
    }
    
    private func setupImageBrowser() {
        imageBrowser = HorizontalScroller()
        imageBrowser.delegate = self
        view.addSubview(imageBrowser)
        // 布局代码...
    }
    
    private func loadImages() {
        imageBrowser.reload()
    }
}

extension ImageBrowserViewController: HorizontalScrollerDelegate {
    func numberOfViews(for horizontalScroller: HorizontalScroller) -> Int {
        return images.count
    }
    
    func horizontalScroller(_ scroller: HorizontalScroller, viewAt index: Int) -> UIView {
        let imageView = ImageView()
        imageView.imageModel = images[index]
        imageView.delegate = self
        return imageView
    }
    
    // 其他代理方法...
}

大型项目架构演进：从MVC到组件化

iOS架构模式对比

架构模式	核心思想	优点	缺点	适用场景
MVC	模型-视图-控制器	简单直观，Apple官方推荐	控制器臃肿，测试困难	小型项目，快速迭代
MVVM	模型-视图-视图模型	职责清晰，易于测试	学习曲线陡峭	中大型项目，复杂UI
VIPER	视图-交互器-演示器-实体-路由	高内聚低耦合，可测试性好	代码量大，结构复杂	大型项目，团队协作
MVCS	模型-视图-控制器-存储	分离数据处理逻辑	增加了代码复杂度	数据密集型应用

组件化架构设计

随着项目规模增长，单体应用会面临编译慢、团队协作困难等问题，组件化架构应运而生。

组件化架构的核心思想是将App按照功能划分为独立的组件，组件间通过协议通信，实现高内聚低耦合。

flowchart LR
    App壳工程 --> 路由中心
    路由中心 -->|协议| 首页组件
    路由中心 -->|协议| 我的组件
    路由中心 -->|协议| 消息组件
    路由中心 -->|协议| 公共组件
    公共组件 --> 网络模块
    公共组件 --> 工具类
    公共组件 --> 基础UI

组件化实现步骤：

按业务功能划分组件边界
设计组件间通信协议
实现路由中心管理组件跳转
构建私有Pods管理组件依赖
实现组件化测试方案

实战案例：主流App架构设计拆解

微信iOS客户端架构

微信作为国民级App，其架构经历了多次演进，从早期的MVC到现在的组件化架构。

核心特点：

采用插件化架构，支持动态更新
基于TCP的自研IM协议
分层设计，业务与基础库分离
轻量级MVVM模式

支付宝架构设计

支付宝作为金融类App，对安全性和稳定性要求极高，其架构设计有以下特点：

基于插件化的微内核架构
安全沙箱机制保护敏感操作
服务化设计，支持异地多活
动态化方案实现热修复

抖音架构设计

抖音作为短视频App，对性能和用户体验有极致追求：

基于组件化的分层架构
自研播放器内核
图片/视频缓存策略优化
首屏加载性能优化方案

设计模式学习资源推荐

经典书籍

《设计模式：可复用面向对象软件的基础》（GoF著作）
- 设计模式的开山之作，系统介绍了23种设计模式
《Objective-C编程之道：iOS设计模式解析》
- 专为iOS开发者打造的设计模式书籍，结合Objective-C语言特性
《Swift设计模式》
- 基于Swift语言的设计模式实践指南，包含大量代码示例

在线资源

iOS Design Patterns（raywenderlich.com）
- 从iOS视角解读常用设计模式，提供完整代码示例
Cocoa Design Patterns（Apple官方文档）
- Apple官方对Cocoa框架中设计模式的解析
objccn.io（Objective-C中国）
- 包含大量高质量的iOS架构与设计模式文章

总结与展望

设计模式是iOS开发进阶的必备技能，掌握设计模式不仅能提高代码质量，还能帮助开发者从更高维度思考架构设计。Trip-to-iOS-Design-Patterns项目通过实战代码展示了设计模式在iOS开发中的应用，是学习设计模式的绝佳资源。

随着SwiftUI和Combine框架的普及，函数式编程思想在iOS开发中逐渐兴起，未来设计模式的应用也将呈现新的形式。但无论技术如何变化，设计模式背后的面向对象思想和软件设计原则是永恒的。

作为开发者，我们应该：

深入理解设计模式的本质，而非死记硬背实现
结合具体业务场景选择合适的设计模式
持续学习优秀开源项目的架构设计
在实践中不断反思和优化代码结构

希望本文能帮助你更好地理解和应用设计模式，构建出高质量的iOS应用。如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言讨论。

附录：设计模式速查表

类型	设计模式	Objective-C实现	Swift实现	项目应用
创建型	单例模式	dispatch_once	static let	LibraryAPI
创建型	工厂模式	类方法创建	便利构造器	AlbumFactory
结构型	代理模式	@protocol	Protocol	HorizontalScroller
结构型	适配器模式	继承+组合	扩展+协议	APIDataAdapter
行为型	观察者模式	KVO/Notification	KVO/Notification	Album变化监听
行为型	命令模式	Target-Action	Closure	按钮点击事件
行为型	策略模式	协议+多实现	协议+枚举	网络缓存策略