SwiftUI 中提供了很多“新穎”的 API 設(shè)計(jì)思路和 Swift 的使用方式，我們可以進(jìn)行借鑒，并反過來使用到普通的 Swift 代碼中。PreferenceKey 的處理方式就是其中之一：它通過 protocol 的方式，為子 view 們提供了一套模式，讓它們能將自定義值以類型安全的方式，向上傳到父 view 去。如果有機(jī)會，我會再專門介紹 PreferenceKey，但這種設(shè)計(jì)的模式其實(shí)和 UI 無關(guān)，在一般的 Swift 里，我們也能使用這種方法來改善 API 設(shè)計(jì)。

在這篇文章里，我們就來看看要如何做。文中相關(guān)的代碼可以在這里找到。你可以將這些代碼復(fù)制到 Playground 中執(zhí)行并查看結(jié)果。

紅綠燈

用一個(gè)交通信號燈作為例子。

作為 Model 類型的 TrafficLight 類型定義了 .stop、.proceed 和 .caution 三種 State，它們分別代表停止、通行和注意三種狀態(tài) (當(dāng)然，通俗來說就是“紅綠黃”，但是 Model 不應(yīng)該和顏色，也就是 View 層級相關(guān))。它還持有一個(gè) state 來表示當(dāng)前的狀態(tài)，并在設(shè)置時(shí)將這個(gè)狀態(tài)通過 onStateChanged 發(fā)送出去：

public class TrafficLight {

  public enum State {
    case stop
    case proceed
    case caution
  }

  public private(set) var state: State = .stop {
    didSet { onStateChanged?(state) }
  }
  
  public var onStateChanged: ((State) -> Void)?
}

其余部分的邏輯和本次主題無關(guān)，不過它們也比較簡單。如果你有興趣的話，可以點(diǎn)開下面的詳情查看。但這不影響本文的理解。

TrafficLight 的其他部分

在 (ViewController 中) 使用這個(gè)紅綠燈也很簡單。我們按照紅綠黃的顏色，在 onStateChanged 中設(shè)定 view 的顏色：

light = TrafficLight()
light.onStateChanged = { [weak self] state in
  guard let self = self else { return }
  let color: UIColor
  switch state {
  case .proceed: color = .green
  case .caution: color = .yellow
  case .stop: color = .red
  }
  UIView.animate(withDuration: 0.25) {
    self.view.backgroundColor = color
  }
}
light.start()

這樣，View 的顏色就可以隨著 TrafficLight 的變化而變更了：

青色信號

世界很大，有些地方 (比如日本) 會使用傾向于青色，或者實(shí)際上應(yīng)該是綠松色 (turquoise)，來表示“可以通行”。有時(shí)候這也是技術(shù)的限制或者進(jìn)步所帶來的結(jié)果。

The green light was traditionally green in colour (hence its name) though modern LED green lights are turquoise.

– Wikipedia 中關(guān)于 Traffic light 的記述

假設(shè)我們想要讓 TrafficLight 支持青色的綠燈，一個(gè)能想到的最簡單的方式，就是在 TrafficLight 里為“綠燈顏色”提供一個(gè)選項(xiàng)：

public class TrafficLight {
  public enum GreenLightColor {
    case green
    case turquoise
  }
  public var preferredGreenLightColor: GreenLightColor = .green
  
  //...
}

然后在 ViewController 中使用對應(yīng)的顏色：

extension TrafficLight.GreenLightColor {
  var color: UIColor {
    switch self {
    case .green: 
      return .green
    case .turquoise: 
      return UIColor(red: 0.25, green: 0.88, blue: 0.82, alpha: 1.00)
    }
  }
}

light.preferredGreenLightColor = .turquoise
light.onStateChanged = { [weak self, weak light] state in
  guard let self = self, let light = light else { return }
  // ...
  
  // case .proceed: color = .green
  case .proceed: color = light.preferredGreenLightColor.color
}

這樣做當(dāng)然能夠解決問題，但是也會帶來一些隱患。首先，需要在 TrafficLight 中添加一個(gè)額外的存儲屬性 preferredGreenLightColor，這使得 TrafficLight 示例所使用的內(nèi)存開銷增加了。在上例中，額外的 GreenLightColor 屬性將會為每個(gè)實(shí)例帶來 8 byte 的開銷。 如果我們需要同時(shí)處理很多 TrafficLight 實(shí)例，而其中只有很少數(shù)需要 .turquoise 的話，這個(gè)開銷就非常可惜了。

嚴(yán)格來說，上例的 TrafficLight.GreenLightColor 枚舉其實(shí)只需要占用 1 byte。但是 64-bit 系統(tǒng)中在內(nèi)存分配中的最小單位是 8 bytes。

如果想要添加的屬性不是像例子中這樣簡單的 enum，而是更加復(fù)雜的帶有多個(gè)屬性的類型的話，這一開銷會更大。

另外，如果我們還要添加其他屬性，很容易想到的方法是繼續(xù)在 TrafficLight 上加入更多的存儲屬性。這其實(shí)是很沒有擴(kuò)展性的方法，我們并不能在 extension 中添加存儲屬性：

// 無法編譯
extension TrafficLight {
  enum A {
    case a
  }
  var myOption: A = .a // Extensions must not contain stored properties
}

需要修改 TrafficLight 的源碼，才能添加這個(gè)選項(xiàng)，而且還需要為添加的屬性設(shè)置合適的初始值，或者提供額外的 init 方法。如果我們不能直接修改 TrafficLight 的源碼 (比如這個(gè)類型是別人的代碼，或者是被封裝到 framework 里的)，那么像這樣的添加選項(xiàng)的方式其實(shí)是無法實(shí)現(xiàn)的。

Option Pattern

可以用 Option Pattern 來解決這個(gè)問題。在 TrafficLight 中，我們不去提供專用的 preferredGreenLightColor，而是定義一個(gè)泛用的 options 字典，來將需要的選項(xiàng)值放到里面。為了限定能放進(jìn)字典中的值，新建一個(gè) TrafficLightOption 協(xié)議：

public protocol TrafficLightOption {
  associatedtype Value

  /// 默認(rèn)的選項(xiàng)值
  static var defaultValue: Value { get }
}

在 TrafficLight 中，加入下面的 options 屬性和下標(biāo)方法：

public class TrafficLight {

  // ...

  // 1
  private var options = [ObjectIdentifier: Any]()

  public subscript<T: TrafficLightOption>(option type: T.Type) -> T.Value {
    get {
      // 2
      options[ObjectIdentifier(type)] as? T.Value
        ?? type.defaultValue
    }
    set {
      options[ObjectIdentifier(type)] = newValue
    }
  }
  
  // ...  
}

1. 只有滿足 Hashable 的類型，才能作為 options 字典的 key。ObjectIdentifier 通過給定的類型或者是 class 實(shí)例，可以生成一個(gè)唯一代表該類型和實(shí)例的值。它非常適合用來當(dāng)作 options 的 key。
2. 通過 key 在 options 中尋找設(shè)置的值。如果沒有找到的話，返回默認(rèn)值 type.defaultValue。

現(xiàn)在，對 TrafficLight.GreenLightColor 進(jìn)行擴(kuò)展，讓它滿足 TrafficLightOption。如果 TrafficLight 已經(jīng)被打包成 framework，我們甚至可以把這部分代碼從 TrafficLight 所在的 target 中拿出來：

extension TrafficLight {
  public enum GreenLightColor: TrafficLightOption {
    case green
    case turquoise

    public static let defaultValue: GreenLightColor = .green
  }
}

我們將 defaultValue 聲明為了 GreenLightColor 類型，這樣TrafficLightOption.Value 的類型也將被編譯器推斷為 GreenLightColor。

最后，為這個(gè)選項(xiàng)提供 setter 和 getter：

extension TrafficLight {
  public var preferredGreenLightColor: TrafficLight.GreenLightColor {
    get { self[option: GreenLightColor.self] }
    set { self[option: GreenLightColor.self] = newValue }
  }
}

現(xiàn)在，你可以像之前那樣，通過直接在 light 上設(shè)置 preferredGreenLightColor 來使用這個(gè)選項(xiàng)，而且它已經(jīng)不是 TrafficLight 的存儲屬性了。只要不進(jìn)行設(shè)置，它便不會帶來額外的開銷。

light.preferredGreenLightColor = .turquoise

有了 TrafficLightOption，現(xiàn)在想要為 TrafficLight 添加選項(xiàng)時(shí)，就不需要對類型本身的代碼進(jìn)行改動(dòng)了，我們只需要聲明一個(gè)滿足 TrafficLightOption 的新類型，然后為它實(shí)現(xiàn)合適的計(jì)算屬性就可以了。這大幅增加了原來類型的可擴(kuò)展性。

總結(jié)

Option Pattern 是一種受到 SwiftUI 的啟發(fā)的模式，它幫助我們在不添加存儲屬性的前提下，提供了一種向已有類型中以類型安全的方式添加“存儲”的手段。

這種模式非常適合從外界對已有的類型進(jìn)行功能上的添加，或者是自下而上地對類型的使用方式進(jìn)行改造。這項(xiàng)技術(shù)可以對 Swift 開發(fā)和 API 設(shè)計(jì)的更新產(chǎn)生一定有益的影響。反過來，了解這種模式，相信對于理解 SwiftUI 中的很多概念，比如 PreferenceKey 和 alignmentGuide 等，也會有所助益。

以上就是Swift 中如何使用 Option Pattern 改善可選項(xiàng)的 API 設(shè)計(jì)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Swift 改善api設(shè)計(jì)的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！