Swift 面向协议编程

概念

面向协议编程（Protocol Oriented Programming，简称 POP）

是 Swift 的一种编程范式， Apple 于2015年 WWDC 提出
在 Swift 的标准库中，能见到大量 POP 的影子

同时，Swift 也是一门面向对象的编程语言（Object Oriented Programming，简称OOP）在 Swift 开发中，OOP 和 POP 是相辅相成的，任何一方并不能取代另一方，POP 能弥补 OOP 一些设计上的不足

优势

OOP 三大特性：继承、封装、多态

继承的经典使用场合：当多个类（比如 A、B、C 类）具有很多共性时，可以将这些共性抽取到一个父类中（比如 D 类），最后A、B、C类继承 D 类。

但一些情况下，继承并不能解决问题

比如 AVC 继承自 UIViewController 有 run 方法，BVC 继承自 UITableViewController，有 run 方法。AVC、BVC 有重复代码，如何消除？继承吗？可能会存在菱形继承问题。

菱形继承，也称为钻石继承或多头继承，发生在当一个类从两个或多个具有共同父类的类继承时。这种结构形成了一个菱形的继承图，因此得名。菱形继承可能导致一些问题，主要是二义性和数据冗余。

二义性：在菱形继承中，子类可能会从多个路径继承同一个基类的方法或属性。这会导致在子类中调用该方法或属性时存在不确定性，编译器或解释器不知道应该使用哪个版本的方法或属性。这种不确定性可能导致难以调试的错误和不可预测的行为。
数据冗余：菱形继承也可能导致数据冗余。如果子类从多个父类继承了相同的数据成员，那么这些数据成员在内存中会有多个拷贝。这不仅浪费了存储空间，而且可能导致数据不一致的问题，因为对其中一个拷贝的修改不会影响到其他拷贝。

为了解决这些问题，一些编程语言提供了虚继承（virtual inheritance）的机制。虚继承允许子类只继承共享基类的一个拷贝，从而避免了二义性和数据冗余的问题。在虚继承中，共享基类被视为虚基类，子类只通过其中一个父类继承该基类的实现。

然而，虚继承并不是没有代价的。它可能会引入一些性能开销，因为编译器需要处理额外的间接引用和内存布局问题。此外，虚继承也可能使代码更加复杂和难以理解，特别是对于不熟悉该概念的开发者来说。

因此，在使用多继承时，需要谨慎考虑其潜在的问题和代价。在可能的情况下，尽量避免菱形继承结构，并通过其他方式（如接口、组合或委托）来实现所需的功能。如果必须使用菱形继承，那么应该仔细规划类的设计和继承关系，并充分利用虚继承等机制来减少潜在的问题。

采用 POP 实现。

protocol Runable {
	func run()
}
extension Runable {
	func run() {
		print("running")
	}
}

class AVC: UIViewController, Runable {
	// ...
}
class BVC: UITableViewController, Runable {
	// ...
}

思想转换

优先考虑创建协议，而不是基类
优先考虑值类型（struct，enum），而不是引用类型（class）
巧用协议的拓展功能（extension Runable { ... }）
不要为了面向协议而使用协议

应用

统计字符串中数字个数

// 方法1
var testString: String = "ab1783893cs"
extension String {
    var countOfNumber: Int {
        var count: Int = 0
        for c in self where ("0"..."9").contains(c) {
            count += 1
        }
        return count
    }
}
print(testString.countOfNumber)	// 7

// 方法2.优雅的 Swift 风格
struct Counter {
    var originalString: String
    init(originalString: String) {
        self.originalString = originalString
    }
    var countOfNumber: Int {
        var count: Int = 0
        for c in originalString where ("0"..."9").contains(c) {
            count += 1
        }
        return count
    }
}
extension String {
    var counter: Counter {
        Counter(originalString: self)
    }
}
print(testString.counter.countOfNumber) // 7

上述2个方法虽然实现了统计功能，但是不够优雅，没有那么的 Swift 化。改写如下

struct MY<Base> {
    let base: Base
    init(base: Base) {
        self.base = base
    }
}

protocol MyCompitable {}
extension MyCompitable {
    var my: MY<Self> {
        set{}
        get{ MY(base: self)}
    }
    static var my: MY<Self>.Type {
        set{}
        get{ MY<Self>.self }
    }
}

具体使用的地方

// 第一步：让 String 拥有 my 前缀属性
extension String: MyCompitable { }
// 第二步：给 String.my、String().my 前缀拓展功能（因为协议的 extension 中有 my 计算属性，也有个 my 静态计算属性，也就是一个方法）
extension MY where Base == String {
    func countOfNumber() -> Int {
        var count: Int = 0
        for c in base where ("0"..."9").contains(c) {
            count += 1
        }
        return count
    }
    
    static func test() {
        print("I am a static method")
    }
    
    mutating func modify() {
        print("I am a mutating method")
    }
}
print(testString.my.countOfNumber())
String.my.test()
testString.my.modify()
// console
7
I am a static method
I am a mutating method

要拓展系统提供的类型，可以按照上述模版进行修改。

加前缀 my 的目的是防止重复，系统实现是黑盒，如果自己直接提供类似 testString.countOfNumber 怕后续系统也提供 countOfNumber 方法。所以加前缀 testString.my.countOfNumber

QA：如果是 NSString、NSMutableString 可以满足需求吗？答案是不行的。但是可以按照上述方式进行修改调整。怎么修改？按照 extension MY where Base == String 和 extension MY where Base == NSString 的方式写2遍？

当然不，找共性，String、NSString、NSMutableString 都遵循 ExpressibleByStringLiteral 协议。所以实现 extension MY where Base: ExpressibleByStringLiteral 即可。

// 第一步：让 String 拥有 my 前缀属性
extension String: MyCompitable { }
extension NSString: MyCompitable { }

// 第二步：给 String.my、String().my 前缀拓展功能（因为协议的 extension 中有 my 计算属性，也有个 my 静态计算属性，也就是一个方法）
extension MY where Base: ExpressibleByStringLiteral {
    func countOfNumber() -> Int {
        var count: Int = 0
        for c in (base as! String) where ("0"..."9").contains(c) {
            count += 1
        }
        return count
    }
    
    static func test() {
        print("I am a static method")
    }
    
    mutating func modify() {
        print("I am a mutating method")
    }
}


var str:String = "123"
print(str.my.countOfNumber())
String.my.test()
str.my.modify()
print("")

var ocStr: NSString = "456" as NSString
print(ocStr.my.countOfNumber())
String.my.test()
ocStr.my.modify()
print("")

var ocMutableStr: NSString = "456" as NSMutableString
print(ocMutableStr.my.countOfNumber())
String.my.test()
ocMutableStr.my.modify()

这种设计在 SnapKit 中也存在：

// 实例属性用法
view.my.makeConstraints { ... }
// 静态属性用法
UIView.my.registerDefaultConfig()

在 RxSwift 中也存在：

let observable = Observable<Int>.timer(.second(2), period: .second(1), scheduler: MainScheduler.instance) 
observable.map{ "\($0)" }.bind(to: priceLabel.rx.text)

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Swift 面向协议编程

概念

优势

思想转换

应用

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