介绍在Swift2面向协议编程(译)

原文戳我
这个教程要求Xcode7和Swift2,在这里还是测试版,大家可以去下载最新的.
在wwdc2015,发布了Swift2,包含了新的特性来提高你写代码的方式.
最令人兴奋的特性是协议拓展(protocol extensions) . 在swift1是可以拓展已存在功能性的class,struct,enum类型. 在swift2,你还可以拓展protocol.
尽管最初看起来像一个次要的功能, protocol extensions 确实非常有用,能够改变你写代码的方式. 在这个教程,你会探索生成和使用protocol extensions的几种方式以及新的技巧和面向协议编程的设计模式,它们会让你的代码更好.
你也能看到Swift team怎样使用protocol extensions 来提高Swift的标准库的,它是如何影响你写代码的方式.
开始啦
先创建playground,名字为swift-Procotols. 添加以下代码:

protocol Bird{
var name:String{get}
var canFly:Bool{get}
}
protocol Flyable{
var airspeedVelocity:Double{get}
}

这里定义了一个简单的protocol Bird 和简单的properties name和canFly 和 Flyable协议,它定义 airspeedVelocity变量.
在以前,你可能构建一个含有Flyable的基类,然后依赖于继承来定义Bird或者其他能fly的东西,例如airplanes. 在这里请记住:任何东西都从一个协议开始!
当你下一步开始定义实例的时候,你会发现它是怎样让整个系统更加灵活的.
定义 Protocol-conforming 类型
添加一下结构体定义到刚刚的代码下面:

struct FlappyBird:Bird, Flyable{
   let name:String
  let flappyAmplitude:Double
  let flappyFrequency:Double
  let canFly=true
  varairspeedVelocity:Double{
    return 3*flappyFrequency*flappyAmplitude
  }
}

这定义了一个新的结构体FlappyBird, 它遵循Bird和Flyable protocols. 它的airspeedVelocity 是通过flappyFrequency和flappyAmplitude组成的一个函数来计算的.要flappy,就返回sure给canFly.
下一步,在添加两个结构体定义到刚才的代码下面

structPenguin:Bird{
  let name:String
  let canFly=false
}
struct SwiftBird:Bird, Flyable{
  var name:String{return"Swift\(version)"}
  let version:Double
  let canFly=true
  // Swift is FAST!
  var airspeedVelocity:Double{return2000.0}
}

一个Penguin 是一个Bird,但是不能fly.这是一个你没有利用继承方式的一个好处. 毕竟不是所有的birds都能fly. 一个SwiftBird当然是很快的,有着一个很高的airspeed velocity.
你已经发现了还有一些冗余. 每种类型的Bird都必须声明canFly属性,尽管已经有一个Flyable概念在你的系统.
用默认实现来扩展协议extenting Protocols
有了protocol extensions, 你能定义一个协议的默认行为. 添加下面代码到Bird协议定义:

extension Bird where Self:Flyable{
  // Flyable birds can fly!
  var  canFly:Bool{returntrue}
}

这定义了一个Bird protocol的扩展,它设置了canFly为true的默认行为,不管类型是不是Flyable. 换言之,任何Flyable的bird不再需要显性声明了!

protocols-extend.png

我不能总是定义我自己的协议,但当我定义了自己的协议,我会用默认行为来扩展它们.
Swift1.2 介绍了协议扩展是需通过if-let语法来实现的,而Swift2带来了更好的条件扩展协议.
在FlappyBird和SwiftBird结构体定义中,删除let canFly = true. 你会发现playground成功编译,因为protocol extension现在会处理你的要求了.
为什么不使用基类呢?
Protocol extensions 和默认实现可能看起来和使用基类或者说是其他语言中的抽象类, 但protocol extensions提供了一些在Swift关键的优势:
因为types 可以遵循多个协议,它们可以设置多个协议的默认行为. 不像一些语言的类能够实现多继承,协议扩展不引入任何额外的状态.
Protocol能够被classes, struct和enums遵循. 基类和继承被只能是class types.
换言之,Protocol extensions 让我们可以为value types 定义默认行为,而不仅仅是class.
你已经看到这种做法应用于结构体, 下面, 添加下面的enum 定义到playground的最后.

enumUnladenSwallow:Bird, Flyable{
  caseAfrican
  caseEuropean
  caseUnknown
  varname:String{
    switchself{
      case.African:
        return"African"
      case.European:
        return"European"
      case.Unknown:
        return"What do you mean? African or European?"
    }
  }
   varairspeedVelocity:Double{
    switchself{
      case.African:
        return10.0
      case.European:
        return9.9
      case.Unknown:
        fatalError("You are thrown from the bridge of death!")
    }
  }
}

就是其他value type一样, 你需要做的就是定义正确的properties, 例如UnladenSwallow 遵循2个协议. 因为它遵循了Bird和Flyable协议, 所以它设置canFly默认实现.
扩展Protocols
通常最通用的协议扩展时候是扩展额外的协议,无论是在Swift标准库还是第三方的framework.
添加下面代码到playground:

extension CollectionType{
  func skip(skip:Int)->[Generator.Element]{
    guard skip != 0 else { return[] }
    var index = self.startIndex
    var result:[Generator.Element] = []
    vari = 0
    repeat{
      if i%skip == 0 {
        result.append(self[index])
      }
      index=index.successor()
      i++
    } while(index != self.endIndex)
    return result
  }
}

这定义了CollectionType的扩展,定义了一个新的skip(_:)方法,这个方法跳过collection里面每个skip元素,返回那些未被跳过的元素组成的一个数组.
CollectionType 是一个协议,被Swift中的arrays和dictionaries的type遵循. 这意味着新的行为存在于每个CollectionType在你的App里! 添加下面的代码到playground最下面:

letbunchaBirds:[Bird]=
  [ UnladenSwallow.African,
    UnladenSwallow.European,
    UnladenSwallow.Unknown,
    Penguin(name:"King Penguin"),
    SwiftBird(version:2.0),
    FlappyBird(name:"Felipe", flappyAmplitude:3.0, flappyFrequency:20.0)
  ]
bunchaBirds.skip(3)

这里,你是定义一个birds的array,包含很多你已经定义了的类型. 因为arrays遵循了CollectionType.那意味着,它们有skip(_:)方法是可用.
扩展你们自己的协议
就像添加一个新的行为到来自Swift标准库的protocols里面,你也可以定义默认的行为.
修改Bird Protocol,声明遵循BooleanType protocol:

protocol Bird:BooleanType{

遵循BooleanType 意味你的type需要有BoolValue property 是它能像一个Boolean. 是否意味着你必须添加在这个property到每个Bird type?
当然不是,有一个更简单的方式,就是协议拓展. 添加代码到Bird定义下面:

extension BooleanType where Self:Bird{
   varboolValue:Bool{
   return self.canFly
  }
}

这拓展使canFly property 代表每个Bird type的Boolean value.
尝试,添加下面代码到playground:

if UnladenSwallow.African {
  print("I can fly!")
} else {
  print("Guess I’ll just sit here :[")
}

你应该会看到”I can fly!” 被打印出来. 但尤其,你需要使用African Unladen Swallow 在一个条件语句.
对Swift标准库的影响
你已经看到protocol extensions是一个很好的方式来自定义和扩展你代码的能做的事情,以及协议定义在你的aoo之外. 你可能会惊讶,Swift 协议扩展,也用于提升标准库的写法.
Swift通过添加map,reduce,filter方法来提高函数编程的范例. 这些存在于不同的CollectionType成员,例如Array:

// 计算数组中字符个数
["frog","pants"].map{$0.length}.reduce(0){$0+$1}// 返回9

对一个数组调用map,返回另外一个数组. 而reduce被调用减少结果到最后value 9.
在这个例子中,map和reduce是包含在Array中,是Swift标准库的一部分. 如果你cmd-clicked在map上,你会看到它是怎么定义的.
在Swift1.2 你会看到下面:

// Swift 1.2
extensionArray:_ArrayType{
  // Return an `Array` containing the results of calling
  // `transform(x)` on each element `x` of `self`

  func map(transform:(T)-> U)->[U]
}

map函数在这里是定义的Array的一个拓展. Swift的函数式的函数使用不仅在Array上. 然而,而是在所有的CollectionType 上. 那Swift1.2是怎样实现它的?
如果你在一个Range上调用map,以及Cmd-clicked 在map上,你会看到下面的定义:

// Swift 1.2
extension Range{
  // Return an array containing the results of calling
  // `transform(x)` on each element `x` of `self`.
  func map(transform:(T)-> U)->[U]
}

结果表明在Swift1.2,在Swift标准库里,map需要被每个Collectiontype重定义. 这是因为尽管Array和Range都是CollectionType 但是structs不能被子类化,所以不能有相同的实现.
这不是Swift标准库如何被构建的细微差别,这是约束了你对Swift types 能做的事情.
下面的函数,传入Flyable 的CollectionType 返回含有最高的airspeedVelocity的元素.

func topSpeed(collection:T)->Double{
  collection.map{$0.airspeedVelocity}.reduce{max($0, $1)}
}

在Swift1.2 没有protocol extensions,这实际上是一个构建失误. map和reduce函数只存在于一组预定义types,并不适用于所有CollectionType.
有Swift2.0 和Protocol extensions , map的定义在Array和Range如下:

//Swift 2.0
extension CollectionType{
// Return an `Array` containing the results of mapping `transform`
// over `self`.
///
// - Complexity: O(N).
  func map(@noescape transform:(Self.Generator.Element)-> T)->[T]
}

尽管你不能看到map的源码. swift2会开源. CollectionType 的map现在有一个默认的实现,所有CollectionType都有效.
添加如下代码:

func topSpeed(c:T)->Double{
  return c.map{$0.airspeedVelocity}.reduce(0){max($0, $1)}
}

map和reduce方法,`Flyable实例的collection都能使用了. 现在,添加下面代码,你就能回答,它们之中谁最快的问题了.

let flyingBirds:[Flyable]=[UnladenSwallow.African,
                           UnladenSwallow.European,
                           SwiftBird(version:2.0)]
topSpeed(flyingBirds)// 2000.0

如何进行下一步学习?
你已经看到了面向协议开发, 建立自己的简单的协议,使用协议扩展来扩展它们. 用默认的实现,你可以给已存在的协议添加共有的或自动的行为,很像一个基类,但比基类更好,因为能应用到struct和enums.
另外,协议扩展不仅可以使用到扩展你自己的协议,也可以扩展和提供默认行为到Swift标准库,Cocoa和Cocoa Touch的协议里.
你应该看看Swift2.0令人兴奋的新特性.

介绍在Swift2面向协议编程(译)

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