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聊聊Swift中keypaths的能力

前言

自從 swift 剛開始就被設(shè)計為是編譯時安全和靜態(tài)類型后，它就缺少了那種我么經(jīng)常在運行時語言中的動態(tài)特性，比如 Object-C, Ruby 和 JavaScript。舉個例子，在 Object-C 中，我們可以很輕易的動態(tài)去獲取一個對象的任意屬性和方法 - 甚至可以在運行時交換他們的實現(xiàn)。

創(chuàng)新互聯(lián)建站堅持“要么做到，要么別承諾”的工作理念，服務(wù)領(lǐng)域包括：網(wǎng)站建設(shè)、做網(wǎng)站、企業(yè)官網(wǎng)、英文網(wǎng)站、手機端網(wǎng)站、網(wǎng)站推廣等服務(wù)，滿足客戶于互聯(lián)網(wǎng)時代的克什克騰網(wǎng)站設(shè)計、移動媒體設(shè)計的需求，幫助企業(yè)找到有效的互聯(lián)網(wǎng)解決方案。努力成為您成熟可靠的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)合作伙伴！

雖然缺乏動態(tài)性正是 Swift 如此強大的一個重要原因 - 它幫助我們編寫更加可以預(yù)測的代碼以及更大的保證了代碼編寫的準確性?, 但是有的時候，能夠編寫具有動態(tài)特性的代碼是非常有用的。

值得慶幸的是，Swift 不斷獲取越來越多的更具動態(tài)性的功能，同時還一直把它的關(guān)注點放在代碼的類型安全上。其中的一個特性就是 KeyPath。這周，就讓我們來看看 KeyPath 是如何在 Swift 中工作的，并且有哪些非?？岱浅Ｓ杏玫氖虑榭梢宰屛覀?nèi)プ觥?/p>

基礎(chǔ)

key paths 基本上讓我們將任何實例屬性引用為單獨的值。因此，它們可以通過表達式傳遞，并使一段代碼能夠獲取或設(shè)置一個屬性而無需實際了解該屬性。

Key paths 有三種主要變種：

  • KeyPath：提供對屬性的只讀訪問權(quán)限。
  • WritableKeyPath: 提供對具有值語義的可變屬性的讀寫訪問權(quán)限(因此所討論的實例也需要是可變的，以便允許的寫入)。
  • ReferenceWritableKeyPath: 只能與引用類型(例如類的實例)一起使用，并為任何可變屬性提供讀寫訪問權(quán)限。

還有一些額外的 key paths 類型，即可以減少內(nèi)部代碼復(fù)制并幫助類型擦除，但我們將專注于本文中的主要類型。

讓我們深入查看如何使用 key paths，是什么讓他們有趣和潛在的強大。

功能表達

假設(shè)我們正在構(gòu)建一個應(yīng)用程序，讓用戶讀取來自 Web 的文章，并且我們有一個用來代表一個這樣的文章的 Article 模型，看起來像這樣：

 
 
 
    
  
  
  
  1. struct Article { 
    2. 
  
  
  
  2.     let id: UUID 
    3. 
  
  
  
  3.     let source: URL 
    4. 
  
  
  
  4.     let title: String 
    5. 
  
  
  
  5.     let body: String 
    6. 
  
  
  
  6. } 
    7.

每當我們使用這些模型的數(shù)組時，希望從每個型號中提取一個數(shù)據(jù)來形成一個新數(shù)組 —— 例如在以下兩個示例中，我們正在收集所有 ID 和所有文章的來源：

 
 
 
    
  
  
  
  1. let articleIDs = articles.map { $0.id } 
    2. 
  
  
  
  2. let articleSources = articles.map { $0.source } 
    3.

雖然上面完全有效，因為我們僅僅對從每個實例提取單個值有興趣，但我們真的不需要閉包的全部能力，因此使用 key paths 可能非常適合。

我們將首先擴展 Sequence 來添加 map 的重載，該 map 采用 key paths 而不是閉包。由于我們只對此用例的只讀屬性訪問感興趣，因此我們將使用標準的 KeyPath，并且實際執(zhí)行數(shù)據(jù)提取，我們將使用與給定鍵路徑的子項作為參數(shù)使用，如下所示：

 
 
 
    
  
  
  
  1. extension Sequence { 
    2. 
  
  
  
  2.     func map(_ keyPath: KeyPath) -> [T] { 
    3. 
  
  
  
  3.         return map { $0[keyPath: keyPath] } 
    4. 
  
  
  
  4.     } 
    5. 
  
  
  
  5. } 
    6.
  • 注意：如果您使用的 Swift 5.2 或更高版本，則不再需要上述擴展，因為現(xiàn)在可以將 key paths 自動轉(zhuǎn)換為函數(shù)。

通過以上擴展，我們現(xiàn)在能夠使用一個非常好的和簡單的語法來從任何序列中的每個元素中提取單個值，使得可以從之前轉(zhuǎn)換我們的示例：

 
 
 
    
  
  
  
  1. let articleIDs = articles.map(\.id) 
    2. 
  
  
  
  2. let articleSources = articles.map(\.source) 
    3.

這是非?？岬?，但是，當 key paths 真正開始發(fā)光時，它們用于形成稍微復(fù)雜的表達式，例如在排序一系列值時。

標準庫能夠自動對包含 Sortable 元素的任何序列進行排序，但對于所有其他類型，我們必須提供自己的排序閉包。但是，使用 key paths，我們可以通過基于 Comparable 的 key patsh 輕松添加用于對任何序列進行排序的支持。就像之前一樣，我們將在序列 Sequence 協(xié)議中添加一個擴展，將給定 key paths 轉(zhuǎn)換為排序表達式閉包：

 
 
 
    
  
  
  
  1. extension Sequence { 
    2. 
  
  
  
  2.     func sorted(by keyPath: KeyPath) -> [Element] { 
    3. 
  
  
  
  3.         return sorted { a, b in 
    4. 
  
  
  
  4.             return a[keyPath: keyPath] < b[keyPath: keyPath] 
    5. 
  
  
  
  5.         } 
    6. 
  
  
  
  6.     } 
    7. 
  
  
  
  7. } 
    8.

使用上面的擴展，我們現(xiàn)在能夠快速且輕松地對任何序列進行排序，只需給出我們想要排序的 key paths。如果我們正在構(gòu)建任何形式的可排序列表的應(yīng)用程序 —— 例如包含播放列表的音樂應(yīng)用程序 —— 這非常方便，因為我們現(xiàn)在自由地對我們的列表進行排序，甚至是嵌套的)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. playlist.songs.sorted(by: \.name) 
    2. 
  
  
  
  2. playlist.songs.sorted(by: \.dateAdded) 
    3. 
  
  
  
  3. playlist.songs.sorted(by: \.ratings.worldWide) 
    4.

這樣做的似乎只是簡單地添加了一個語法糖，但可以制作一些更復(fù)雜的代碼處理的序列同時更容易閱讀，并且還可以幫助減少代碼復(fù)制，因為我們現(xiàn)在能夠為任何屬性重用相同的排序代碼。

不需要實例

雖然適量的語法糖很好，但是關(guān)鍵路徑的真正的威力來自于，它可以讓我們引用屬性而不必與任意的實例相關(guān)聯(lián)。延續(xù)使用之前的音樂主題，假設(shè)我們正在開發(fā)一個展示歌曲列表的 App - 并且在 UI 中為這個列表配置 UITableViewCell，我們使用如下的配置類型:

 
 
 
    
  
  
  
  1. struct SongCellConfigurator { 
    2. 
  
  
  
  2.     func configure(_ cell: UITableViewCell, for song: Song) { 
    3. 
  
  
  
  3.         cell.textLabel?.text = song.name 
    4. 
  
  
  
  4.         cell.detailTextLabel?.text = song.artistName 
    5. 
  
  
  
  5.         cell.imageView?.image = song.albumArtwork 
    6. 
  
  
  
  6.     } 
    7. 
  
  
  
  7. } 
    8.

再次聲明，上面的代碼沒有一點問題，但是我們期望以這樣的方式渲染其他的模型的概率非常的高(非常多的 tableView 的 cells 嘗試著去渲染標題，副標題以及圖片而不用去管他們代表的是什么模型)- 因此讓我們看看，我們能否用關(guān)鍵路徑的威力去創(chuàng)建一個共享的配置實現(xiàn)，讓他可以被任意的模型使用。

讓我們創(chuàng)建一個名叫 CellConfigurator 的泛型，然后因為我們想要用不同的模型去渲染不同的數(shù)據(jù)，所以我們將會給它提供一組基于關(guān)鍵路徑的屬性 - 我們先渲染其中的一個數(shù)據(jù):

 
 
 
    
  
  
  
  1. struct CellConfigurator { 
    2. 
  
  
  
  2.     let titleKeyPath: KeyPath 
    3. 
  
  
  
  3.     let subtitleKeyPath: KeyPath 
    4. 
  
  
  
  4.     let imageKeyPath: KeyPath 
    5. 
  
  
  
  5.  
    6. 
  
  
  
  6.     func configure(_ cell: UITableViewCell, for model: Model) { 
    7. 
  
  
  
  7.         cell.textLabel?.text = model[keyPath: titleKeyPath] 
    8. 
  
  
  
  8.         cell.detailTextLabel?.text = model[keyPath: subtitleKeyPath] 
    9. 
  
  
  
  9.         cell.imageView?.image = model[keyPath: imageKeyPath] 
    10. 
  
  
  
  10.     } 
    11. 
  
  
  
  11. } 
    12.

上面的實現(xiàn)優(yōu)雅的地方在于，我們現(xiàn)在可以為每個模型定制我們的 CellConfigurator，使用相同的輕量的關(guān)鍵路徑語法，如下所示:

 
 
 
    
  
  
  
  1. let songCellConfigurator = CellConfigurator( 
    2. 
  
  
  
  2.     titleKeyPath: \.name, 
    3. 
  
  
  
  3.     subtitleKeyPath: \.artistName, 
    4. 
  
  
  
  4.     imageKeyPath: \.albumArtwork 
    5. 
  
  
  
  5. ) 
    6. 
  
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  
  7. let playlistCellConfigurator = CellConfigurator( 
    8. 
  
  
  
  8.     titleKeyPath: \.title, 
    9. 
  
  
  
  9.     subtitleKeyPath: \.authorName, 
    10. 
  
  
  
  10.     imageKeyPath: \.artwork 
    11. 
  
  
  
  11. ) 
    12.

就像標準庫中的 map 和 sorted 等函數(shù)的操作一樣，我們曾經(jīng)可能會使用閉包去實現(xiàn) CellConfigurator。然而，通過關(guān)鍵路徑，我們能夠使用一個非常好的語法去實現(xiàn)它 - 并且我們也不需要任何的訂制化的操作去不得不通過模型實例去處理 - 使它們變得更加的簡單，更加的具有說服力。

轉(zhuǎn)化為函數(shù)

目前為止，我們僅僅使用關(guān)鍵路徑來讀取值 - 現(xiàn)在讓我們看看我們?nèi)绾问褂盟鼈儊韯討B(tài)的寫值。在很多不同的代碼中，我們常?？梢砸姷揭恍┫裣旅娴拇a一樣的列子 - 我們通過這段代碼來加載一系列的事項，然后在 ListViewController 中去渲染它們，然后當加載操作完成后，我們會簡單的將加載的事項賦值給視圖控制器中的屬性。

 
 
 
    
  
  
  
  1. class ListViewController { 
    2. 
  
  
  
  2.     private var items = [Item]() { didSet { render() } } 
    3. 
  
  
  
  3.  
    4. 
  
  
  
  4.     func loadItems() { 
    5. 
  
  
  
  5.         loader.load { [weak self] items in 
    6. 
  
  
  
  6.             self?.items = items 
    7. 
  
  
  
  7.         } 
    8. 
  
  
  
  8.     } 
    9. 
  
  
  
  9. } 
    10.

讓我們看看，通過關(guān)鍵路徑賦值能否讓上面的語法簡單一點，并且能夠移除我們經(jīng)常使用的 weak self 的語法(如果我們忘記對 self 的引用前加上 weak 關(guān)鍵字的話，那么就會產(chǎn)生循環(huán)引用)。

既然所有上面我們做的事情都是獲取傳遞給我們閉包的值，并將它賦值給視圖控制器中的屬性 - 那么如果我們真的能夠?qū)傩缘?setter 作為函數(shù)傳遞，會不會很酷呢?這樣我們就可以直接將函數(shù)作為完成閉包傳遞給我們的加載方法，然后所有的事情都會正常執(zhí)行。

為了實現(xiàn)這一目標，首先我們先定義一個函數(shù)，讓任意的可寫的轉(zhuǎn)化為一個閉包，然后為關(guān)鍵路徑設(shè)置屬性值。為此，我們將會使用 ReferenceWritableKeyPath 類型，因為我們只想把它限制為引用類型(否則的話，我們只會改變本地屬性的值)。給定一個對象，以及給這個對象設(shè)置關(guān)鍵路徑，我們將會自動將捕獲的對象作為弱引用類型，一旦我們的函數(shù)被調(diào)用，我們就會給匹配關(guān)鍵路徑的屬性賦值。就像這樣:

 
 
 
    
  
  
  
  1. func setter( 
    2. 
  
  
  
  2.     for object: Object, 
    3. 
  
  
  
  3.     keyPath: ReferenceWritableKeyPath 
    4. 
  
  
  
  4. ) -> (Value) -> Void { 
    5. 
  
  
  
  5.     return { [weak object] value in 
    6. 
  
  
  
  6.         object?[keyPath: keyPath] = value 
    7. 
  
  
  
  7.     } 
    8. 
  
  
  
  8. } 
    9.

使用上面的代碼，我們可以簡化之前的代碼，將弱引用的 self 去除，然后用看起來非常簡潔的語法結(jié)尾：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class ListViewController { 
    2. 
  
  
  
  2.     private var items = [Item]() { didSet { render() } } 
    3. 
  
  
  
  3.  
    4. 
  
  
  
  4.     func loadItems() { 
    5. 
  
  
  
  5.         loader.load(then: setter(for: self, keyPath: \.items)) 
    6. 
  
  
  
  6.     } 
    7. 
  
  
  
  7. } 
    8.

非?？嵊袥]有!或許它還能變得更加的酷，當上面的代碼跟更加先進的函數(shù)式編程思想結(jié)合在一起的時候，如組合函數(shù) - 因此我們現(xiàn)在可以將多個 setter 函數(shù)和其他的函數(shù)鏈接在一起使用。在接下來的文章中，我們將介紹函數(shù)式編程和組合函數(shù)。

總結(jié)

首先，看起來如何以及何時去使用 swift 關(guān)鍵路徑這樣的功能有點困難，并且很容易將它們看做是簡單的語法糖。能夠使用更加動態(tài)的方法去引用屬性是一件非常強大的事情，即使閉包通?？梢宰龊芏囝愃频氖虑椋禽p量的語法以及關(guān)鍵路徑的聲明，都使他們能夠成為處理非常多種類的數(shù)據(jù)的好的匹配。


文章題目：聊聊Swift中keypaths的能力
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