Swift之协议

本文首发于个人博客

前言

协议，有关开发经验的应该都不陌生，很多语言中都有协议，但是相对来说，Swift中的协议更加强大，灵活。

• Swift中协议可以用来定义方法、属性、下标的声明，协议可以被枚举、结构体、类遵守（多个协议之间用逗号隔开）

//协议
protocol Drawable {
    //方法
    func draw()
    //可读可写属性
    var x: Int { get set }
    //只读属性
    var y: Int { get }
    // 下标
    subscript(index: Int) -> Int { get set }
}

类TestClass准守多个协议

protocol Test1 { }
protocol Test2 { }
protocol Test3 { }
class TestClass : Test1, Test2, Test3 { }

需要注意的是

• 协议中定义方法时不能有默认参数值
• 默认情况下，协议中定义的内容必须全部都实现
• 也有办法办到只实现部分内容，后面会说

协议中的属性

• 协议中定义属性时必须用var关键字
• 实现协议时的属性权限要不小于协议中定义的属性权限
• 协议定义get、set，用var存储属性或get、set计算属性去实现
• 协议定义get，用任何属性都可以实现

eg：有协议Drawable,里面有方法draw，以及可读可写属性x，只读属性y，下标。其中属性必须用var关键字

//协议
protocol Drawable {
    func draw() //方法
    var x: Int { get set } //可读可写 属性用var
    var y: Int { get } //只读  属性用var
    subscript(index: Int) -> Int { get set } //下标
}

当实现的时候，有如下的方式，

class Person : Drawable {
    var x: Int = 0 //用var的存储属性
    let y: Int = 0 //let实现只读属性
    func draw() {
        print("Person draw")
    }
    subscript(index: Int) -> Int {
        set { }
        get { index }
    }
}

当然了。也可以写成如下这种

class Person : Drawable {
    var x: Int { //用计算属性
        get { 0 }
        set { }
    }
    var y: Int { 0 } //var实现只读属性
    func draw() { print("Person draw") }
    subscript(index: Int) -> Int {
        set { }
        get { index }
    }
}

static、class

• 为了保证通用，协议中必须用static定义类型方法、类型属性、类型下标
  • 因为class只能用在类中，不能用于结构体等。所以为了通用，用static
  • 但是实现的时候，可以用class，也可以用static，具体看自己的情况
    eg:

protocol Drawable {
	//这里必须用static
    static func draw()
}
class Person1 : Drawable {
	//这里可以用class
    class func draw() {
        print("Person1 draw")
    }
}
class Person2 : Drawable {
	//这里也可以用static
    static func draw() {
        print("Person2 draw")
    }
}

mutating

关于mutating可以参考Swift之方法

• 只有将协议中的实例方法标记为mutating
  • 才允许结构体、枚举的具体实现修改自身内存
  • 类在实现方法时不用加mutating，枚举、结构体才需要加mutating

eg:

protocol Drawable {
    mutating func draw()
}

class Size : Drawable {
    var width: Int = 0
    func draw() {
        width = 10
    }
}

struct Point : Drawable {
    var x: Int = 0
    mutating func draw() {
        x = 10
    }
}

init

• 协议中还可以定义初始化器init
  • 非final类实现时必须加上required

可以这么理解，如果定义的类，有子类，那么子类必须准守初始化器init，所以加上关键字required,但是，如果一个被final修饰的类。就不用加上required.因为被final修饰的类不能被其他类继承。

关于final可参考Swift之继承

eg: 有协议Drawable,里面定义了初始化器init，类Point遵守这个协议，所以在init 前面加了关键字 required,这样，继承类Point的子类都要实现这个方法，但是类Size没子类。因为加了关键字final，这个类不能被继承。所以init前面不用加required

protocol Drawable {
    init(x: Int, y: Int)
}
class Point : Drawable {
    required init(x: Int, y: Int) { }
}
final class Size : Drawable {
    init(x: Int, y: Int) { }
}

• 如果从协议实现的初始化器，刚好是重写了父类的指定初始化器
  • 那么这个初始化必须同时加required、override

eg:

protocol Livable {
    init(age: Int)
}

class Person {
    init(age: Int) { }
}

class Student : Person, Livable {
    required override init(age: Int) {
        super.init(age: age)
    }
}

init、init?、init!

• 协议中定义的init?、init!，可以用init、init?、init!去实现
• 协议中定义的init，可以用init、init!去实现

eg:

//协议
protocol Livable {
    init()
    init?(age: Int)
    init!(no: Int)
}

//类
class Person : Livable {
	
	//下面两种都可以实现init()
    required init() { }
    // required init!() { }
    
    //下面3种都可以实现init?(age: Int)
    required init?(age: Int) { }
    // required init!(age: Int) { }
    // required init(age: Int) { }
    
     //下面3种都可以实现 init!(no: Int)
    required init!(no: Int) { }
    // required init?(no: Int) { }
    // required init(no: Int) { }
}

协议的继承

• 一个协议可以继承其他协议

eg

// 协议Runnable
protocol Runnable {
    func run()
}

// 协议Livable 继承协议 Runnable
protocol Livable : Runnable {
    func breath()
}

class Person : Livable {
    func breath() { }
    func run() { }
}

协议组合

• 协议组合，多个协议组合在一起，而且可以包含1个类类型（最多1个）

eg: 两个协议Livable和Runnable,类Person

protocol Livable { } n
protocol Runnable { }
class Person { }

下面定义了fn0,接收参数必须是Person或者其子类的实例。fn1接收参数必须遵守Livable协议的实例，其他的可以自行看代码

// 接收Person或者其子类的实例
func fn0(obj: Person) { }


// 接收遵守Livable协议的实例
func fn1(obj: Livable) { }


// 接收同时遵守Livable、Runnable协议的实例
func fn2(obj: Livable & Runnable) { }


// 接收同时遵守Livable、Runnable协议、并且是Person或者其子类的实例
func fn3(obj: Person & Livable & Runnable) { }


typealias RealPerson = Person & Livable & Runnable
// 接收同时遵守Livable、Runnable协议、并且是Person或者其子类的实例
func fn4(obj: RealPerson) { }

CaseIterable

• 让枚举遵守CaseIterable协议，可以实现遍历枚举值

// 枚举Season遵守协议CaseIterable
enum Season : CaseIterable {
    case spring, summer, autumn, winter
}

// 取出所有的case
let seasons = Season.allCases
print(seasons.count) // 4

// 可以遍历
for season in seasons {
    print(season)
} // spring summer autumn winter

CustomStringConvertible

• 遵守CustomStringConvertible协议，可以自定义实例的打印字符串

eg: Person类遵守了CustomStringConvertible协议,可以再内部自定义打印description。

class Person : CustomStringConvertible {
    var age: Int
    var name: String
    init(age: Int, name: String) {
        self.age = age
        self.name = name
    }
    var description: String {
        "age=\(age), name=\(name)"
    }
}
var p = Person(age: 10, name: "Jack")
print(p) // age=10, name=Jack

Any、AnyObject

• Swift提供了2种特殊的类型：Any、AnyObject
  • Any：可以代表任意类型（枚举、结构体、类，也包括函数类型）
  • AnyObject：可以代表任意类类型（在协议后面写上: AnyObject代表只有类能遵守这个协议）

eg: stu属于Any类型,可以赋值为字符串或者对象等

var stu: Any = 10
stu = "Jack"
stu = Student()

eg: 创建1个能存放任意类型的数组

// 创建1个能存放任意类型的数组
// 第一种写法
// var data = Array<Any>()
// 第二种写法
var data = [Any]()
data.append(1)
data.append(3.14)
data.append(Student())
data.append("Jack")
data.append({ 10 })

is、as?、as!、as

• is用来判断是否为某种类型，as用来做强制类型转换

eg: 定义协议Runnable,类Person和类Student

protocol Runnable { func run() }
class Person { }
class Student : Person, Runnable {
    func run() {
        print("Student run")
    }
    func study() {
        print("Student study")
    }
}

使用is 的时候

var stu: Any = 10
print(stu is Int) // true
stu = "Jack"
print(stu is String) // true
stu = Student()
print(stu is Person) // true
print(stu is Student) // true
print(stu is Runnable) // t

使用as 的时候,如果转换失败，后面都不执行。转换成功，后面才继续执行

var stu: Any = 10
(stu as? Student)?.study() // 没有调用study
stu = Student()
(stu as? Student)?.study() // Student study
(stu as! Student).study() // Student study
(stu as? Runnable)?.run() // Student run

X.self、X.Type、AnyClass

• X.self是一个元类型（metadata）的指针，metadata存放着类型相关信息
• X.self属于X.Type类型

// 定义类Person
class Person { }
// 定义类Student 继承 Person
class Student : Person { }
//perType类型是 Person.Type
var perType: Person.Type = Person.self
//stuType类型是 Student.Type
var stuType: Student.Type = Student.self
// Student.self可以赋值给perType
perType = Student.self


// anyType可以是任何类型
var anyType: AnyObject.Type = Person.self
anyType = Student.self


public typealias AnyClass = AnyObject.Type
//anyType2可以是任何类型
var anyType2: AnyClass = Person.self
anyType2 = Student.self

元类型的应用

eg:Cat类，Dog类，Pig类，都继承自Animal类，我们想同时去初始化，可使用下面的代码

class Animal { required init() { } }
class Cat : Animal { }
class Dog : Animal { }
class Pig : Animal { }
func create(_ clses: [Animal.Type]) -> [Animal] {
    var arr = [Animal]()
    for cls in clses {
        // 根据元类型初始化
        arr.append(cls.init())
    }
    return arr
}
// 这里传入Cat,Dog,Pig进行初始化
print(create([Cat.self, Dog.self, Pig.self]))

注意上面的required不能省略

• 在OC、Java等语言中，任何一个类最终都要继承自某个基类，
• 在Swift中没有这个规定，如果一个类不继承任何一个类，那这个类就是基类

实际上，真的如此么，真的不继承任何类么？

class Person {
    var age: Int = 0
}
class Student : Person {
    var no: Int = 0
}
print(class_getInstanceSize(Student.self)) // 32
print(class_getSuperclass(Student.self)!) // Person
print(class_getSuperclass(Person.self)!) // Swift._SwiftObject

• 从结果可以看得出来，Swift还有个隐藏的基类：Swift._SwiftObject
• 可以参考Swift源码

Self

• Self一般用作返回值类型，限定返回值跟方法调用者必须是同一类型（也可以作为参数类型）

有点类似OC中的instanType的感觉。eg:

protocol Runnable {
    func test() -> Self
}
class Person : Runnable {
    required init() { }
    func test() -> Self { type(of: self).init() }
}
class Student : Person { }

调用时候

var p = Person()
// 输出Person
print(p.test())


var stu = Student()
// 输出Student
print(stu.test())

参考资料：

Swift官方源码

从入门到精通Swift编程