原創(chuàng)|使用教程|編輯:龔雪|2014-06-19 09:33:07.000|閱讀 4516 次
概述:本文為Swift編程語言中文教程第二十一部分,講解協(xié)議(Protocol),內(nèi)容包括:Swift協(xié)議的語法(Protocol Syntax)、屬性要求(Property Requirements)、協(xié)議類型(Protocols as Types)、協(xié)議的繼承(Protocol Inheritance)等。Swift是蘋果公司在WWDC2014發(fā)布的一門編程語言,與Objective-C相比,對學習新手比較友好。慧都控件網(wǎng)根據(jù)官方教程以及網(wǎng)上中文資源整理了Swift編程語言中文教程,希望幫助想要學習Swift的朋友,由于技術(shù)有限,可能有不足的地方,希望大家指正。
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Protocol(協(xié)議)用于統(tǒng)一方法和屬性的名稱,而不實現(xiàn)任何功能。協(xié)議能夠被類,枚舉,結(jié)構(gòu)體實現(xiàn),滿足協(xié)議要求的類,枚舉,結(jié)構(gòu)體被稱為協(xié)議的遵循者。
遵循者需要提供協(xié)議指定的成員,如屬性,方法,操作符,下標等。
協(xié)議的定義與類,結(jié)構(gòu)體,枚舉的定義非常相似,如下所示:
protocol SomeProtocol { // 協(xié)議內(nèi)容 }
在類,結(jié)構(gòu)體,枚舉的名稱后加上協(xié)議名稱,中間以冒號:分隔即可實現(xiàn)協(xié)議;實現(xiàn)多個協(xié)議時,各協(xié)議之間用逗號,分隔,如下所示:
struct SomeStructure: FirstProtocol, AnotherProtocol { // 結(jié)構(gòu)體內(nèi)容 }
當某個類含有父類的同時并實現(xiàn)了協(xié)議,應當把父類放在所有的協(xié)議之前,如下所示:
class SomeClass: SomeSuperClass, FirstProtocol, AnotherProtocol { // 類的內(nèi)容 }
協(xié)議能夠要求其遵循者必須含有一些特定名稱和類型的實例屬性(instance property)或類屬性 (type property),也能夠要求屬性具有(設(shè)置權(quán)限)settable 和(訪問權(quán)限)gettable,但它不要求屬性是存儲型屬性(stored property)還是計算型屬性(calculate property)。
如果協(xié)議要求屬性具有設(shè)置權(quán)限和訪問權(quán)限,那常量存儲型屬性或者只讀計算型屬性都無法滿足此要求。如果協(xié)議只要求屬性具有訪問權(quán)限,那任何類型的屬性都可以滿足此要求,無論這些屬性是否具有設(shè)置權(quán)限。
通常前置var關(guān)鍵字將屬性聲明為變量。在屬性聲明后寫上{ get set }表示屬性為可讀寫的。{ get }用來表示屬性為可讀的。即使你為可讀的屬性實現(xiàn)了setter方法,它也不會出錯。
protocol SomeProtocol { var musBeSettable : Int { get set } var doesNotNeedToBeSettable: Int { get } }
在協(xié)議中定義類屬性 (type property)時使用class前綴關(guān)鍵字,即使在結(jié)構(gòu)體或者枚舉中類屬性是要求使用static前綴關(guān)鍵字:
protocol AnotherProtocol { class var someTypeProperty: Int { get set } } protocol FullyNamed { var fullName: String { get } }
FullyNamed協(xié)議含有fullName屬性。因此其遵循者必須含有一個名為fullName,類型為String的可讀屬性。
struct Person: FullyNamed{ var fullName: String } let john = Person(fullName: "John Appleseed") //john.fullName 為 "John Appleseed"
Person結(jié)構(gòu)體含有一個名為fullName的存儲型屬性,完整的遵循了協(xié)議。(若協(xié)議未被完整遵循,編譯時則會報錯)。
如下所示,Startship類遵循了FullyNamed協(xié)議:
class Starship: FullyNamed { var prefix: String? var name: String init(name: String, prefix: String? = nil ) { self.anme = name self.prefix = prefix } var fullName: String { return (prefix ? prefix ! + " " : " ") + name } } var ncc1701 = Starship(name: "Enterprise", prefix: "USS") // ncc1701.fullName == "USS Enterprise"
Starship類將fullName實現(xiàn)為可讀的計算型屬性。它的每一個實例都有一個名為name的必備屬性和一個名為prefix的可選屬性。 當prefix存在時,將prefix插入到name之前來為Starship構(gòu)建fullName。
協(xié)議能夠要求其遵循者必備某些特定的實例方法和類方法。協(xié)議方法的聲明與普通方法聲明相似,但它不需要方法內(nèi)容。
注意: 協(xié)議方法支持變長參數(shù)(variadic parameter),不支持默認參數(shù)(default parameter)。
前置class關(guān)鍵字表示協(xié)議中的成員為類成員;當協(xié)議用于被枚舉或結(jié)構(gòu)體遵循時,則使用static關(guān)鍵字。如下所示: 像類屬性的要求一樣,協(xié)議中定義類方法時也總是使用class關(guān)鍵字,即使類方法在枚舉或結(jié)構(gòu)體中實現(xiàn)時要求使用static關(guān)鍵字
protocol SomeProtocol { class func someTypeMethod() } protocol RandomNumberGenerator { func random() -> Double }
RandomNumberGenerator協(xié)議要求其遵循者必須擁有一個名為random, 返回值類型為Double的實例方法。(我們假設(shè)隨機數(shù)在[0,1]區(qū)間內(nèi))。
LinearCongruentialGenerator類遵循了RandomNumberGenerator協(xié)議,并提供了一個叫做線性同余生成器(linear congruential generator)的偽隨機數(shù)算法。
class LinearCongruentialGenerator: RandomNumberGenerator { var lastRandom = 42.0 let m = 139968.0 let a = 3877.0 let c = 29573.0 func random() -> Double { lastRandom = ((lastRandom * a + c) % m) return lastRandom / m } } let generator = LinearCongruentialGenerator() println("Here's a random number: \(generator.random())") // 輸出 : "Here's a random number: 0.37464991998171" println("And another one: \(generator.random())") // 輸出 : "And another one: 0.729023776863283"
能在方法或函數(shù)內(nèi)部改變實例類型的方法稱為突變方法。在值類型(Value Type)(譯者注:特指結(jié)構(gòu)體和枚舉)中的的函數(shù)前綴加上mutating關(guān)鍵字來表示該函數(shù)允許改變該實例和其屬性的類型。 這一變換過程在實例方法(Instance Methods)章節(jié)中有詳細描述。
(譯者注:類中的成員為引用類型(Reference Type),可以方便的修改實例及其屬性的值而無需改變類型;而結(jié)構(gòu)體和枚舉中的成員均為值類型(Value Type),修改變量的值就相當于修改變量的類型,而Swift默認不允許修改類型,因此需要前置mutating關(guān)鍵字用來表示該函數(shù)中能夠修改類型)
注意: 用class實現(xiàn)協(xié)議中的mutating方法時,不用寫mutating關(guān)鍵字;用結(jié)構(gòu)體,枚舉實現(xiàn)協(xié)議中的mutating方法時,必須寫mutating關(guān)鍵字。
如下所示,Togglable協(xié)議含有toggle函數(shù)。根據(jù)函數(shù)名稱推測,toggle可能用于切換或恢復某個屬性的狀態(tài)。mutating關(guān)鍵字表示它為突變方法:
protocol Togglable { mutating func toggle() }
當使用枚舉或結(jié)構(gòu)體來實現(xiàn)Togglabl協(xié)議時,必須在toggle方法前加上mutating關(guān)鍵字。
如下所示,OnOffSwitch枚舉遵循了Togglable協(xié)議,On,Off兩個成員用于表示當前狀態(tài)
enum OnOffSwitch: Togglable { case Off, On mutating func toggle() { switch self { case Off: self = On case On: self = Off } } } var lightSwitch = OnOffSwitch.Off lightSwitch.toggle() //lightSwitch 現(xiàn)在的值為 .On
協(xié)議本身不實現(xiàn)任何功能,但你可以將它當做類型來使用。
使用場景:
注意: 協(xié)議類型應與其他類型(Int,Double,String)的寫法相同,使用駝峰式
class Dice { let sides: Int let generator: RandomNumberGenerator init(sides: Int, generator: RandomNumberGenerator) { self.sides = sides self.generator = generator } func roll() -> Int { return Int(generator.random() * Double(sides)) +1 } }
這里定義了一個名為 Dice的類,用來代表桌游中的N個面的骰子。
Dice含有sides和generator兩個屬性,前者用來表示骰子有幾個面,后者為骰子提供一個隨機數(shù)生成器。由于后者為RandomNumberGenerator的協(xié)議類型。所以它能夠被賦值為任意遵循該協(xié)議的類型。
此外,使用構(gòu)造器(init)來代替之前版本中的setup操作。構(gòu)造器中含有一個名為generator,類型為RandomNumberGenerator的形參,使得它可以接收任意遵循RandomNumberGenerator協(xié)議的類型。
roll方法用來模擬骰子的面值。它先使用generator的random方法來創(chuàng)建一個[0-1]區(qū)間內(nèi)的隨機數(shù)種子,然后加工這個隨機數(shù)種子生成骰子的面值。
如下所示,LinearCongruentialGenerator的實例作為隨機數(shù)生成器傳入Dice的構(gòu)造器
var d6 = Dice(sides: 6,generator: LinearCongruentialGenerator()) for _ in 1...5 { println("Random dice roll is \(d6.roll())") } //輸出結(jié)果 //Random dice roll is 3 //Random dice roll is 5 //Random dice roll is 4 //Random dice roll is 5 //Random dice roll is 4
委托是一種設(shè)計模式,它允許類或結(jié)構(gòu)體將一些需要它們負責的功能交由(委托)給其他的類型。
委托模式的實現(xiàn)很簡單: 定義協(xié)議來封裝那些需要被委托的函數(shù)和方法, 使其遵循者擁有這些被委托的函數(shù)和方法。
委托模式可以用來響應特定的動作或接收外部數(shù)據(jù)源提供的數(shù)據(jù),而無需要知道外部數(shù)據(jù)源的類型。
下文是兩個基于骰子游戲的協(xié)議:
protocol DiceGame { var dice: Dice { get } func play() } protocol DiceGameDelegate { func gameDidStart(game: DiceGame) func game(game: DiceGame, didStartNewTurnWithDiceRoll diceRoll:Int) func gameDidEnd(game: DiceGame) }
DiceGame協(xié)議可以在任意含有骰子的游戲中實現(xiàn),DiceGameDelegate協(xié)議可以用來追蹤DiceGame的游戲過程。
如下所示,SnakesAndLadders是Snakes and Ladders(譯者注:控制流章節(jié)有該游戲的詳細介紹)游戲的新版本。新版本使用Dice作為骰子,并且實現(xiàn)了DiceGame和DiceGameDelegate協(xié)議
class SnakesAndLadders: DiceGame { let finalSquare = 25 let dic = Dice(sides: 6, generator: LinearCongruentialGenerator()) var square = 0 var board: Int[] init() { board = Int[](count: finalSquare + 1, repeatedValue: 0) board[03] = +08; board[06] = +11; borad[09] = +09; board[10] = +02 borad[14] = -10; board[19] = -11; borad[22] = -02; board[24] = -08 } var delegate: DiceGameDelegate? func play() { square = 0 delegate?.gameDidStart(self) gameLoop: while square != finalSquare { let diceRoll = dice.roll() delegate?.game(self,didStartNewTurnWithDiceRoll: diceRoll) switch square + diceRoll { case finalSquare: break gameLoop case let newSquare where newSquare > finalSquare: continue gameLoop default: square += diceRoll square += board[square] } } delegate?.gameDIdEnd(self) } }
游戲的初始化設(shè)置(setup)被SnakesAndLadders類的構(gòu)造器(initializer)實現(xiàn)。所有的游戲邏輯被轉(zhuǎn)移到了play方法中。
注意: 因為delegate并不是該游戲的必備條件,delegate被定義為遵循DiceGameDelegate協(xié)議的可選屬性
DicegameDelegate協(xié)議提供了三個方法用來追蹤游戲過程。被放置于游戲的邏輯中,即play()方法內(nèi)。分別在游戲開始時,新一輪開始時,游戲結(jié)束時被調(diào)用。
因為delegate是一個遵循DiceGameDelegate的可選屬性,因此在play()方法中使用了可選鏈來調(diào)用委托方法。 若delegate屬性為nil, 則委托調(diào)用優(yōu)雅地失效。若delegate不為nil,則委托方法被調(diào)用
如下所示,DiceGameTracker遵循了DiceGameDelegate協(xié)議
class DiceGameTracker: DiceGameDelegate { var numberOfTurns = 0 func gameDidStart(game: DiceGame) { numberOfTurns = 0 if game is SnakesAndLadders { println("Started a new game of Snakes and Ladders") } println("The game is using a \(game.dice.sides)-sided dice") } func game(game: DiceGame, didStartNewTurnWithDiceRoll diceRoll: Int) { ++numberOfTurns println("Rolled a \(diceRoll)") } func gameDidEnd(game: DiceGame) { println("The game lasted for \(numberOfTurns) turns") } }
DiceGameTracker實現(xiàn)了DiceGameDelegate協(xié)議的方法要求,用來記錄游戲已經(jīng)進行的輪數(shù)。 當游戲開始時,numberOfTurns屬性被賦值為0;在每新一輪中遞加;游戲結(jié)束后,輸出打印游戲的總輪數(shù)。
gameDidStart方法從game參數(shù)獲取游戲信息并輸出。game在方法中被當做DiceGame類型而不是SnakeAndLadders類型,所以方法中只能訪問DiceGame協(xié)議中的成員。
DiceGameTracker的運行情況,如下所示:
let tracker = DiceGameTracker() let game = SnakesAndLadders() game.delegate = tracker game.play() // Started a new game of Snakes and Ladders // The game is using a 6-sided dice // Rolled a 3 // Rolled a 5 // Rolled a 4 // Rolled a 5 // The game lasted for 4 turns
即便無法修改源代碼,依然可以通過擴展(Extension)來擴充已存在類型(譯者注: 類,結(jié)構(gòu)體,枚舉等)。擴展可以為已存在的類型添加屬性,方法,下標,協(xié)議等成員。詳情請在擴展章節(jié)中查看。
注意: 通過擴展為已存在的類型遵循協(xié)議時,該類型的所有實例也會隨之添加協(xié)議中的方法
TextRepresentable協(xié)議含有一個asText,如下所示:
protocol TextRepresentable { func asText() -> String }
通過擴展為上一節(jié)中提到的Dice類遵循TextRepresentable協(xié)議
extension Dice: TextRepresentable { cun asText() -> String { return "A \(sides)-sided dice" } }
從現(xiàn)在起,Dice類型的實例可被當作TextRepresentable類型:
let d12 = Dice(sides: 12,generator: LinearCongruentialGenerator()) println(d12.asText()) // 輸出 "A 12-sided dice"
SnakesAndLadders類也可以通過擴展的方式來遵循協(xié)議:
extension SnakeAndLadders: TextRepresentable { func asText() -> String { return "A game of Snakes and Ladders with \(finalSquare) squares" } } println(game.asText()) // 輸出 "A game of Snakes and Ladders with 25 squares"
當一個類型已經(jīng)實現(xiàn)了協(xié)議中的所有要求,卻沒有聲明時,可以通過擴展來補充協(xié)議聲明:
struct Hamster { var name: String func asText() -> String { return "A hamster named \(name)" } } extension Hamster: TextRepresentabl {}
從現(xiàn)在起,Hamster的實例可以作為TextRepresentable類型使用
let simonTheHamster = Hamster(name: "Simon") let somethingTextRepresentable: TextRepresentabl = simonTheHamester println(somethingTextRepresentable.asText()) // 輸出 "A hamster named Simon"
注意: 即時滿足了協(xié)議的所有要求,類型也不會自動轉(zhuǎn)變,因此你必須為它做出明顯的協(xié)議聲明
協(xié)議類型可以被集合使用,表示集合中的元素均為協(xié)議類型:
let things: TextRepresentable[] = [game,d12,simoTheHamster]
如下所示,things數(shù)組可以被直接遍歷,并調(diào)用其中元素的asText()函數(shù):
for thing in things { println(thing.asText()) } // A game of Snakes and Ladders with 25 squares // A 12-sided dice // A hamster named Simon
thing被當做是TextRepresentable類型而不是Dice,DiceGame,Hamster等類型。因此能且僅能調(diào)用asText方法
協(xié)議能夠繼承一到多個其他協(xié)議。語法與類的繼承相似,多個協(xié)議間用逗號,分隔
protocol InheritingProtocol: SomeProtocol, AnotherProtocol { // 協(xié)議定義 }
如下所示,PrettyTextRepresentable協(xié)議繼承了TextRepresentable協(xié)議
protocol PrettyTextRepresentable: TextRepresentable { func asPrettyText() -> String }
遵循``PrettyTextRepresentable協(xié)議的同時,也需要遵循TextRepresentable`協(xié)議。
如下所示,用擴展為SnakesAndLadders遵循PrettyTextRepresentable協(xié)議:
extension SnakesAndLadders: PrettyTextRepresentable { func asPrettyText() -> String { var output = asText() + ":\n" for index in 1...finalSquare { switch board[index] { case let ladder where ladder > 0: output += "▲ " case let snake where snake < 0: output += "▼ " default: output += "○ " } } return output } }
在for in中迭代出了board數(shù)組中的每一個元素:
任意SankesAndLadders的實例都可以使用asPrettyText()方法。
println(game.asPrettyText()) // A game of Snakes and Ladders with 25 squares: // ○ ○ ▲ ○ ○ ▲ ○ ○ ▲ ▲ ○ ○ ○ ▼ ○ ○ ○ ○ ▼ ○ ○ ▼ ○ ▼ ○
一個協(xié)議可由多個協(xié)議采用protocol<SomeProtocol, AnotherProtocol>這樣的格式進行組合,稱為協(xié)議合成(protocol composition)。
舉個例子:
protocol Named { var name: String { get } } protocol Aged { var age: Int { get } } struct Person: Named, Aged { var name: String var age: Int } func wishHappyBirthday(celebrator: protocol<Named, Aged>) { println("Happy birthday \(celebrator.name) - you're \(celebrator.age)!") } let birthdayPerson = Person(name: "Malcolm", age: 21) wishHappyBirthday(birthdayPerson) // 輸出 "Happy birthday Malcolm - you're 21!
Named協(xié)議包含String類型的name屬性;Aged協(xié)議包含Int類型的age屬性。Person結(jié)構(gòu)體遵循了這兩個協(xié)議。
wishHappyBirthday函數(shù)的形參celebrator的類型為protocol<Named,Aged>。可以傳入任意遵循這兩個協(xié)議的類型的實例
注意: 協(xié)議合成并不會生成一個新協(xié)議類型,而是將多個協(xié)議合成為一個臨時的協(xié)議,超出范圍后立即失效。
使用is檢驗協(xié)議一致性,使用as將協(xié)議類型向下轉(zhuǎn)換(downcast)為的其他協(xié)議類型。檢驗與轉(zhuǎn)換的語法和之前相同(詳情查看類型檢查):
@objc protocol HasArea { var area: Double { get } }
注意: @objc用來表示協(xié)議是可選的,也可以用來表示暴露給Objective-C的代碼,此外,@objc型協(xié)議只對類有效,因此只能在類中檢查協(xié)議的一致性。詳情查看。
class Circle: HasArea { let pi = 3.1415927 var radius: Double var area:≈radius } init(radius: Double) { self.radius = radius } } class Country: HasArea { var area: Double init(area: Double) { self.area = area } }
Circle和Country都遵循了HasArea協(xié)議,前者把area寫為計算型屬性(computed property),后者則把area寫為存儲型屬性(stored property)。
如下所示,Animal類沒有實現(xiàn)任何協(xié)議
class Animal { var legs: Int init(legs: Int) { self.legs = legs } }
Circle,Country,Animal并沒有一個相同的基類,所以采用AnyObject類型的數(shù)組來裝載在它們的實例,如下所示:
let objects: AnyObject[] = [ Circle(radius: 2.0), Country(area: 243_610), Animal(legs: 4) ]
如下所示,在迭代時檢查object數(shù)組的元素是否遵循了HasArea協(xié)議:
for object in objects { if let objectWithArea = object as? HasArea { println("Area is \(objectWithArea.area)") } else { println("Something that doesn't have an area") } } // Area is 12.5663708 // Area is 243610.0 // Something that doesn't have an area
當數(shù)組中的元素遵循HasArea協(xié)議時,通過as?操作符將其可選綁定(optional binding)到objectWithArea常量上。
objects數(shù)組中元素的類型并不會因為向下轉(zhuǎn)型而改變,當它們被賦值給objectWithArea時只被視為HasArea類型,因此只有area屬性能夠被訪問。
可選協(xié)議含有可選成員,其遵循者可以選擇是否實現(xiàn)這些成員。在協(xié)議中使用@optional關(guān)鍵字作為前綴來定義可選成員。
可選協(xié)議在調(diào)用時使用可選鏈,詳細內(nèi)容在可選鏈章節(jié)中查看。
像someOptionalMethod?(someArgument)一樣,你可以在可選方法名稱后加上?來檢查該方法是否被實現(xiàn)。可選方法和可選屬性都會返回一個可選值(optional value),當其不可訪問時,?之后語句不會執(zhí)行,并返回nil。
注意: 可選協(xié)議只能在含有@objc前綴的協(xié)議中生效。且@objc的協(xié)議只能被類遵循。
Counter類使用CounterDataSource類型的外部數(shù)據(jù)源來提供增量值(increment amount),如下所示:
@objc protocol CounterDataSource { @optional func incrementForCount(count: Int) -> Int @optional var fixedIncrement: Int { get } }
CounterDataSource含有incrementForCount的可選方法和fiexdIncrement的可選屬性。
注意: CounterDataSource中的屬性和方法都是可選的,因此可以在類中聲明但不實現(xiàn)這些成員,盡管技術(shù)上允許這樣做,不過最好不要這樣寫。
Counter類含有CounterDataSource?類型的可選屬性dataSource,如下所示:
@objc class Counter { var count = 0 var dataSource: CounterDataSource? func increment() { if let amount = dataSource?.incrementForCount?(count) { count += amount } else if let amount = dataSource?.fixedIncrement? { count += amount } } }
count屬性用于存儲當前的值,increment方法用來為count賦值。
increment方法通過可選鏈,嘗試從兩種可選成員中獲取count。
在調(diào)用incrementForCount方法后,Int型可選值通過可選綁定(optional binding)自動拆包并賦值給常量amount。
當incrementForCount不能被調(diào)用時,嘗試使用可選屬性``fixedIncrement來代替。
ThreeSource實現(xiàn)了CounterDataSource協(xié)議,如下所示:
class ThreeSource: CounterDataSource { let fixedIncrement = 3 }
使用ThreeSource作為數(shù)據(jù)源開實例化一個Counter:
var counter = Counter() counter.dataSource = ThreeSource() for _ in 1...4 { counter.increment() println(counter.count) } // 3 // 6 // 9 // 12
TowardsZeroSource實現(xiàn)了CounterDataSource協(xié)議中的incrementForCount方法,如下所示:
class TowardsZeroSource: CounterDataSource { func incrementForCount(count: Int) -> Int { if count == 0 { return 0 } else if count < 0 { return 1 } else { return -1 } } }
下邊是執(zhí)行的代碼:
counter.count = -4 counter.dataSource = TowardsZeroSource() for _ in 1...5 { counter.increment() println(counter.count) } // -3 // -2 // -1 // 0 // 0
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