騰訊Bugly干貨分享：淺談Swift在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用

簡(jiǎn)介

Swift語(yǔ)言從WWDC2014發(fā)布開始，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了一年多時(shí)間，越來越多的開發(fā)者也開始學(xué)習(xí)和使用這門語(yǔ)言。但就我所了解的情況來看，在實(shí)際項(xiàng)目中Swift的應(yīng)用還是比較少。開發(fā)者給它的評(píng)價(jià)也是褒貶不一，有的說它的安全性高，有的說它的特性多，有的說它的學(xué)習(xí)成本高，還有的說它是一個(gè)玩具語(yǔ)言不適合工程。其實(shí)這都很正常，因?yàn)橐磺€(gè)人眼中有一千個(gè)哈姆雷特，語(yǔ)言的喜好本身就是一件很主觀的事情。具體這個(gè)語(yǔ)言怎么樣，適不適合工程，需要每個(gè)人實(shí)踐之后才能得出自己結(jié)論。

Swift的特點(diǎn)

支持Unicode

代碼原生支持Unicode字符。不僅在字符串中，甚至變量名、函數(shù)名等都能直接使用Unicode字符。雖然看上去很強(qiáng)大，但似乎并沒有什么用，應(yīng)該沒人喜歡在編程時(shí)不停的切換輸入法吧？

安全的類型

采用嚴(yán)格的類型，并去掉了隱式類型轉(zhuǎn)換：

 

隱式類型轉(zhuǎn)換一直是一把雙刃劍，雖然使用便利，但是可能引入一些很難調(diào)試的BUG，不容忽視。把隱式類型轉(zhuǎn)換摘除，利大于弊。

從類型層面將空值nil隔離，使用時(shí)要求對(duì)空值進(jìn)行處理：

嚴(yán)格的語(yǔ)義邏輯

 

Swift對(duì)C語(yǔ)系一些常見的語(yǔ)義邏輯漏洞進(jìn)行了修改，比如if等條件限定為Bool類型，賦值“=”操作不再有返回值等（其實(shí)有，是Void，即空元組“()”）。雖然使用上沒有之前那么方便和靈活，但這種改變能杜絕很大一部分的手誤BUG，比如“==”寫成“=”，還能避免一些偷懶所引入的很隱秘的坑，對(duì)程序的穩(wěn)定性和程序員好習(xí)慣的培養(yǎng)有很大幫助。

易用性

沿用并完善了Objective-C的函數(shù)中綴調(diào)用方式，參數(shù)有了真正的名字，調(diào)用時(shí)帶上參數(shù)名能讓函數(shù)接口更容易理解，可讀性更好：

優(yōu)化了可變參數(shù)定義和使用方式：

 

在C語(yǔ)系中定義可變參數(shù)還需要va_list、va_start等，一段時(shí)間不用根本想不起來怎么寫，還得上網(wǎng)查，而在Swift中只需要遍歷一個(gè)數(shù)組就能取到所有參數(shù)，非常方便。

優(yōu)化了控制流的使用：

 

Switch的case可以連寫，而且加入了很多實(shí)用的匹配模式，比如匹配范圍、元組、條件等，還可以自定義匹配模式，十分強(qiáng)大。另外分支默認(rèn)是break方式，不像在C語(yǔ)言中，明知道90%的case都是要break的，還要強(qiáng)制寫上。還有一個(gè)很好的優(yōu)化就是加入了跳轉(zhuǎn)標(biāo)簽，在多重循環(huán)間控制轉(zhuǎn)移的時(shí)候更靈活了。

加入了很多實(shí)用語(yǔ)法糖，僅僅一個(gè)閉包就有這么多簡(jiǎn)寫方式：

 

這些語(yǔ)法糖能節(jié)省大量的開發(fā)時(shí)間和代碼量，使用得當(dāng)也能讓代碼更清晰，可讀性更好。當(dāng)然如果濫用的話可能起反作用。

豐富的語(yǔ)言特性

Swift支持類、協(xié)議、繼承、多態(tài)等面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言特性：

 

也有高級(jí)函數(shù)、閉包等函數(shù)式編程特性：

 

還有泛類型、泛函數(shù)、泛協(xié)議等泛型編程特性以及操作符自定義等新特性：

 

總之Swift加入了大量的流行語(yǔ)言特性，功能靈活、強(qiáng)大，但是語(yǔ)法點(diǎn)也增加了很多，導(dǎo)致語(yǔ)法學(xué)習(xí)難度增大，各位可以按需要進(jìn)行有針對(duì)性的學(xué)習(xí)。

Swift的一些重要概念

值與引用

值與引用類型在某些情況下與我們的編程習(xí)慣可能會(huì)有些沖突，是Swift初學(xué)常遇到的一個(gè)坑。先看一個(gè)例子，定義兩個(gè)數(shù)組arr1和arr2，arr2用arr1賦值：

修改arr2[0]后，發(fā)現(xiàn)arr1[0]并沒有修改。由此可知在Swift中，Array類型是值類型。再來看看Array的實(shí)現(xiàn)方式。按住Command鍵點(diǎn)擊Array類型，進(jìn)入到Swift庫(kù)，可以看到如下定義：

  

 

Array和Dictionary，包括Int、Set、Double等基本內(nèi)建數(shù)據(jù)類型都是由struct及其實(shí)現(xiàn)的一組協(xié)議構(gòu)成。由于struct類型是值類型，所以Swift中的基本內(nèi)建類型都是值類型。由于是值類型，所以每次賦值或者傳參的時(shí)候都會(huì)有個(gè)拷貝的過程。我們先來做個(gè)實(shí)驗(yàn)：

 

運(yùn)行以上代碼可以發(fā)現(xiàn)，在修改了arr[0]的情況下，賦值的時(shí)間是1783ms（模擬器下），而僅是讀取的情況，賦值時(shí)間是0ms。這個(gè)結(jié)果說明值傳遞使用了寫時(shí)拷貝（copy on write）技術(shù)，也就是說只要不修改存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，副本和原值共享內(nèi)存區(qū)域。因此我們?cè)谑褂眠@些值類型的時(shí)候一般有一些原則：

1. 盡量限制數(shù)據(jù)規(guī)模；
2. 如果數(shù)據(jù)規(guī)模較大，盡量不用作賦值和傳參；
3. 如果需要賦值和傳參，盡量定義為常量或后續(xù)不修改數(shù)據(jù)；
4. 如果以上都不能避免，可以使用引用類型代替值類型，如 NSMutableArray等；

Optional

Optional可選類型是Swift的一個(gè)重要概念，也是初學(xué)者比較難理解的地方。我們經(jīng)常能在閱讀代碼時(shí)看到下面這樣的代碼：

有問號(hào)有感嘆號(hào)，放的位置不一樣作用也不一樣，用的時(shí)候搞不清什么時(shí)候該用哪個(gè)，只好跟著xcode提示走，掉進(jìn)坑里也不知道。要搞清楚這個(gè)問題先要明白Optional是什么。在Swift庫(kù)中可以找到Optional的定義：

Optional其實(shí)是個(gè)泛型枚舉，定義時(shí)的類型比如 Int? 等價(jià)于 Optional<Int>。它實(shí)現(xiàn)了NilLiteralConvertible協(xié)議，所以能被nil字面量賦值。當(dāng)可選類型用nil賦值時(shí)，nil被轉(zhuǎn)化成None，當(dāng)用非nil賦值時(shí)，轉(zhuǎn)化為Some(T)。Some(T)這種形式叫做相關(guān)值（Associated Values），可以這么理解，這是一種名叫Some，能存放T類型的盒子，我給它賦的值就放在這個(gè)盒子里保存。

可選類型相當(dāng)于對(duì)nil或?qū)嶋H的值做了封裝，所以使用Optional時(shí)需要將實(shí)際的值從Some(T)中取出，這個(gè)過程就叫解可選（unwrap）。

先來看看問號(hào)定義的可選類型：

 

問號(hào)定義的可選類型就是普通的Optional，常用的解可選方式有三種，如上圖所示。

1. 先對(duì)opt進(jìn)行判空，若不為空則用 opt! 進(jìn)行強(qiáng)制解可選?！?”在這里的意思就是，我確定該值不為空，請(qǐng)直接取出實(shí)際值；
2. 用if let unwrap = opt 來解可選。這是Swift為解可選做的語(yǔ)法糖，叫做可選綁定。如果opt為nil則進(jìn)入else分支，若不為nil則將實(shí)際值提取到unwrap，然后進(jìn)入if分支；
3. 利用opt ?? 0解可選?！??”叫空合運(yùn)算符（Nil Coalescing Operator），作用就是，如果opt為nil，表達(dá)式值取后面的默認(rèn)值，否則表達(dá)式返回opt的實(shí)際值；

再來看看感嘆號(hào)定義的可選類型：

 

感嘆號(hào)定義的可選類型叫做隱式解可選類型。在概念上與問號(hào)定義的可選類型并沒有什么區(qū)別，只是在使用形式上有些不同。

隱式解可選類型在用作右值時(shí)并不需要人為進(jìn)行解可選，它默認(rèn)由編譯器進(jìn)行強(qiáng)制解可選，相當(dāng)于編譯器自動(dòng)在后面添加一個(gè)感嘆號(hào)。這樣在使用的時(shí)候就不用強(qiáng)制對(duì)空值進(jìn)行處理，更方便一點(diǎn)，但是卻十分危險(xiǎn)，因?yàn)楸仨氂扇斯けＷCopt_f在用到的地方必須不為nil，否則程序會(huì)crash。而人腦總不如機(jī)器保險(xiǎn)，因此一般情況不建議使用隱式可選類型。

問號(hào)還有一種使用場(chǎng)景叫做可選鏈。先來看看這么一種情況：

 

我定義了一個(gè)Person類，類有father屬性表示他的父親，而孤兒可能不知道父親是誰，因此father是個(gè)可選類型?，F(xiàn)在來了一個(gè)需求，需要獲取某個(gè)人曾祖父的名字，我們可能會(huì)寫出如下代碼：

 

看上去很不美觀，寫起來更費(fèi)勁。針對(duì)這種情景，Swift做了優(yōu)化，加入了可選鏈這種語(yǔ)法糖，上面的代碼就能改寫為：

用問號(hào)把方法調(diào)用或?qū)傩垣@取等連接起來，組成一條調(diào)用鏈。意思就是我不關(guān)心中間過程，只關(guān)心最后結(jié)果，如果中途任何環(huán)節(jié)返回了nil，就直接返回nil，否則返回最后結(jié)果。這樣就能節(jié)省很多工作量，讓代碼看上去更美觀，結(jié)構(gòu)更清晰。需要注意的一點(diǎn)是，雖然name是確定的String類型，但是由于可選鏈上任一環(huán)節(jié)都可能返回nil，最后得到的是一個(gè)String？可選類型，所以還需要做一次解可選操作。

Swift的應(yīng)用

與Cocoa交互

要用Swift寫App首先需要了解的就是UI怎么寫、系統(tǒng)功能怎么調(diào)用。由于Swift并沒有重寫系統(tǒng)功能庫(kù)，只是對(duì)Cocoa進(jìn)行了橋接，所以要調(diào)用系統(tǒng)功能就要與Cocoa的交互。Swift與Cocoa交互的細(xì)節(jié)非常多，但是并沒有太大難度，因?yàn)镃ocoa的使用與用Objective-C開發(fā)時(shí)沒有太大不同，一般來說跟著Xcode的提示走基本都沒有問題。需要注意的幾點(diǎn)：

1. Swift沒有發(fā)消息這種方式，所有方法調(diào)用和屬性訪問都是用點(diǎn)操作， alloc、init橋接成了swift中的構(gòu)造器，使用時(shí)直接用class實(shí)例化的方式即可。
2. 一些常用類型在swift中都有對(duì)應(yīng)，可以相互轉(zhuǎn)換，通常情況建議使用swift的類型。
3. Object-C中有些機(jī)制比如 KVO等在swift中不支持，如果要使用，需要帶上@objc、dynamic等標(biāo)記。

多線程

Swift語(yǔ)言本身并沒有多線程支持，因此要使用多線程還是要調(diào)用NSThread、GCD等：

此外，Object-C中一個(gè)很方便的代碼互斥方式@synchronized在swift中不支持，因此要實(shí)現(xiàn)代碼互斥需要自己使用鎖。當(dāng)然也可以模仿@synchronized自定義一個(gè)synchronized方法，利用尾部閉包造出原來的感覺：

單例

單例模式是移動(dòng)開發(fā)中常見的一種模式，其一般要求是：

1. 只初始化一次；
2. 線程安全；

在Object-C中單例通常是用dispatch_once來實(shí)現(xiàn)的，在Swift中同樣可以這么做。但是由于Swift中支持全局變量、常量的lazy初始化，我們可以簡(jiǎn)化單例的實(shí)現(xiàn)：

通過let定義單例實(shí)例常量來保證線程安全，通過全局常量的lazy初始化來保證單例只初始化一次。

ARC

Swift中的ARC原理與Object-C中一樣，只不過在使用形式上有所不同。Swift中所有引用默認(rèn)都是強(qiáng)引用，另外加入了兩個(gè)ARC標(biāo)記：

• weak：類似Object-C的weak，弱引用，引用失效后引用自動(dòng)賦值為nil；
• unowned：類似Object-C中的unsafe_unretain，弱引用，引用失效后保留引用本身；

由于weak引用在使用過程中可能變?yōu)閚il，所以weak引用必須是可選類型（Optional）。另外Swift對(duì)閉包捕獲的變量的標(biāo)記做了優(yōu)化：

在Object-C中這種情況需要在閉包之外定義一個(gè)weak self，然后閉包捕獲weak self。Swift中只需要把weak self寫在閉包參數(shù)表之前的中括號(hào)中即可完成同樣功能，這種方式代碼結(jié)構(gòu)更清晰，可讀性更好。需要注意的是在閉包內(nèi)self是weak的，是個(gè)可選類型，因此使用self時(shí)需要解可選。

Delegate

代理模式是開發(fā)中很常見的一種模式，它的實(shí)現(xiàn)原理與Object-C類似，也是通過協(xié)議來確定代理接口，用實(shí)現(xiàn)協(xié)議的實(shí)例來充當(dāng)代理：

不同的地方在于，Object-C中delegate是id類型的，而swift中協(xié)議是一種基本類型，delegate可以直接定義為協(xié)議類型，這樣能讓代理的職責(zé)更明確。要注意的地方是delegate是weak的，所以必須使用可選類型，而且weak標(biāo)記的必須是引用，所以protocol必須打上class標(biāo)記，表示該協(xié)議只能被class實(shí)現(xiàn)，這樣協(xié)議類型才能當(dāng)做引用類型使用。

自定義操作符

Swift中可以自定義操作符，自定義一個(gè)操作符需要兩個(gè)要素：

1. 操作符特性描述，包括：操作符位置 prefix、infix、postfix等，操作符的結(jié)合性left、right以及操作符的優(yōu)先級(jí)；
2. 操作符功能函數(shù)，參數(shù)和返回值需要與操作符特性一致，比如 prefix的操作符接受一個(gè)參數(shù)，返回一個(gè)值；

比如我們可以定義一個(gè)笑臉操作符，他在字符串后面添加一個(gè)笑臉（^_^）：

函數(shù)式編程

在Swift中，函數(shù)是first-class，也就是說函數(shù)可以作為參數(shù)傳入也可以作為返回值返回，也可以給變量賦值。函數(shù)式編程是一種很強(qiáng)大、很靈活的思想，在Object-C中也有block等函數(shù)式編程思想，但并不明顯，在Swift中這一點(diǎn)得到了強(qiáng)化。

比如說可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)工廠：

 

泛型編程

Swift中增加了泛型這個(gè)概念，泛型是一種很好的代碼復(fù)用機(jī)制，用于將類型不同但實(shí)現(xiàn)相同的代碼統(tǒng)一起來。泛型在Swift中應(yīng)用非常廣泛，你只要跳轉(zhuǎn)到Swift的庫(kù)文件就會(huì)發(fā)現(xiàn)類型、操作符、全局函數(shù)的定義中大量應(yīng)用了泛型，因此不再做詳細(xì)介紹。這里有一個(gè)小例子，利用操作符自定義、函數(shù)式和泛型在代碼中實(shí)現(xiàn)管道機(jī)制：

總結(jié)

Swift有著更嚴(yán)格的類型和更規(guī)范的語(yǔ)義，針對(duì)容易造成BUG的點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化，又加入了很多不錯(cuò)的語(yǔ)法糖，代碼更簡(jiǎn)潔、更安全。它吸收了大量其他語(yǔ)言的優(yōu)秀特性，可以實(shí)現(xiàn)一些強(qiáng)大靈活的設(shè)計(jì)模式，但也造成了其語(yǔ)法繁雜的缺點(diǎn)，增加了學(xué)習(xí)的難度。Swift本身的設(shè)計(jì)目標(biāo)是高效、靈巧，但由于需要兼容Cocoa，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)受到牽制，引入了一些有隱患的設(shè)計(jì)。由于這些特點(diǎn)，編寫Swift代碼其實(shí)很依賴IDE的輔助，但目前為止xcode的表現(xiàn)還不穩(wěn)定，經(jīng)常提示錯(cuò)誤，再加上幾乎每次xcode更新都伴隨著Swift語(yǔ)法修改，Swift想要廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程還有一段路要走，而Swift2.0的發(fā)布和Swift開源化，無疑將加快這個(gè)進(jìn)程。

參考書籍

• The Swift Programming Language， Apple Inc.
• Using Swift with Cocoa and Objective-C， Apple Inc.
• Swifter - 100個(gè)Swift必備Tips，王巍