Swift学习笔记(十七)协议

协议

Protocol(协议)用于统一方法和属性的名称，而不实现任何功能。协议能够被类，枚举，结构体实现，满足协议要求的类，枚举，结构体被称为协议的遵循者。

遵循者需要提供协议指定的成员，如属性，方法，操作符，下标等。

协议的语法

protocol SomeProtocol {
    // 协议内容
}

在类，结构体，枚举的名称后加上协议名称，中间以冒号:分隔即可实现协议；实现多个协议时，各协议之间用逗号,分隔，如下所示：

struct SomeStructure: FirstProtocol,AnotherProtocol {
    // 结构体内容
}

当某个类含有父类的同时并实现了协议，应当把父类放在所有的协议之前

class SomeClass: SomeSuperClass,FirstProtocol,AnotherProtocol {
   // 类的内容
}

属性要求

协议能够要求其遵循者必须含有一些特定名称和类型的实例属性(instance property)或类属性 (type property)，也能够要求属性的(设置权限)settable和(访问权限)gettable，但它不要求属性是存储型属性(stored property)还是计算型属性(calculate property)。

通常前置var关键字将属性声明为变量。在属性声明后写上{ get set }表示属性为可读写的。{ get }用来表示属性为可读的。即使你为可读的属性实现了setter方法，它也不会出错

protocol SomeProtocol {
    var musBeSettable : Int { get set }
    var doesNotNeedToBeSettable: Int { get }
}

用类来实现协议时，使用class关键字来表示该属性为类成员；用结构体或枚举实现协议时，则使用static关键字来表示：

protocol AnotherProtocol {
    static var someTypeProperty: Int { get set }
}

FullyNamed协议含有fullName属性。因此其遵循者必须含有一个名为fullName，类型为String的可读属性

protocol FullyNamed {
    var fullName: String { get }
}

Person结构体含有一个名为fullName的存储型属性，完整的遵循了协议。(若协议未被完整遵循，编译时则会报错)。

struct Person: FullyNamed{
    var fullName: String
}
let john = Person(fullName: "John Appleseed")
//john.fullName 为 "John Appleseed"

Starship类将fullName实现为只读的计算型属性。它的每一个实例都有一个名为name的必备属性和一个名为prefix的可选属性。当prefix存在时，将prefix插入到name之前来为Starship构建fullName。

class Starship: FullyNamed {
    var prefix: String?
    var name: String
    init(name: String,prefix: String? = nil ) {
        self.name = name
        self.prefix = prefix
    }
    var fullName: String {
        return (prefix != nil ? prefix! + " " : "") + name
    }
}
var ncc1701 = Starship(name: "Enterprise",prefix: "USS")
// ncc1701.fullName == "USS Enterprise"

方法要求

协议能够要求其遵循者必备某些特定的实例方法和类方法。协议方法的声明与普通方法声明相似，但它不需要方法内容。

注意：协议方法支持变长参数(variadic parameter)，不支持默认参数(default parameter)。

RandomNumberGenerator协议要求其遵循者必须拥有一个名为random，返回值类型为Double的实例方法。

protocol RandomNumberGenerator {
    func random() -> Double
}
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())")
// 输出 : "Here's a random number: 0.37464991998171"
println("And another one: \(generator.random())")
// 输出 : "And another one: 0.729023776863283"

突变方法要求 : 能在方法或函数内部改变实例类型的方法称为突变方法

在值类型(Value Type)中的的函数前缀加上mutating关键字来表示该函数允许改变该实例和其属性的类型

注意：用class实现协议中的mutating方法时，不用写mutating关键字；用结构体，枚举实现协议中的mutating方法时，必须写mutating关键字。

protocol Togglable {
    mutating func toggle()
}
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 现在的值为 .On

协议类型: 协议本身不实现任何功能，但你可以将它当做类型来使用

使用场景：

①作为函数，方法或构造器中的参数类型，返回值类型

②作为常量，变量，属性的类型

③作为数组，字典或其他容器中的元素类型

协议类型应与其他类型(Int，Double，String)的写法相同，使用驼峰式

class Dice {
    let sides: Int
//    RandomNumberGenerator为协议
    let generator: RandomNumberGenerator
    init(sides: Int,generator: RandomNumberGenerator) {
        self.sides = sides
        self.generator = generator
    }
    func roll() -> Int {
//        generator.random()创建[0-1]区间的随机数种子
        return Int(generator.random() * Double(sides))+1
    }
}
//类Dice的构造过程需要一个RandomNumberGenerator协议类型的形参。
var line = LinearCongruentialGenerator()
var d6 = Dice(sides: 6,generator: line)
for _ in 1...5{
    println("Randow dice roll is\(d6.roll())")
}
//输出结果
//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(代理)模式

委托是一种设计模式，它允许类或结构体将一些需要它们负责的功能交由(委托)给其他的类型。

委托模式的实现很简单： 定义协议来封装那些需要被委托的函数和方法，使其遵循者拥有这些被委托的函数和方法。

委托模式可以用来响应特定的动作或接收外部数据源提供的数据，而无需要知道外部数据源的类型。

DiceGame协议可以在任意含有骰子的游戏中实现。

protocol DiceGame {
    var dice:Dice { get }
    func play()
}

DiceGameDelegate 协议可以用来追踪 DiceGame 的游戏过程。

protocol DiceGameDelegate {
    func gameDidStart(game: DiceGame)
    func game(game: DiceGame,didStartNewTurnWithDiceRoll diceRoll: Int)
    func gameDidEnd(game: DiceGame)
}
class SnakesAndLadders: DiceGame {
    let finalSquare = 25
    let dice = 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; board[09] = +09; board[10] = +02
        board[14] = -10; board[19] = -11; board[22] = -02; board[24] = -08
    }
    <span style="color:#cc33cc;">var delegate: DiceGameDelegate?</span>
    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)
    }
}

游戏的初始化设置(setup)被SnakesAndLadders类的构造器(initializer)实现。所有的游戏逻辑被转移到了play方法中。

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")
    }
}
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”

在拓展中添加协议成员

TextRepresentable协议含有一个asText方法,如下所示：

protocol TextRepresentable {
    func asText() -> String
}
extension Dice: TextRepresentable {
    func asText() -> String {
    return "A \(sides)-sided dice"
    }
}

通过扩展的Dice类遵循TextRepresentable协议

此时Dice类型的实例可被当作TextRepresentable类型

let d12 = Dice(sides: 12,generator: LinearCongruentialGenerator())
println(d12.asText())
// 输出 "A 12-sided dice"

同样的 SnakesAndLadders 类也可以通过扩展的方式来遵循协议

extension SnakesAndLadders: TextRepresentable {
    func asText() -> String {
        return "A game of Snakes and Ladders with \(finalSquare) squares"
    }
}
println(game.asText())
// prints "A game of Snakes and Ladders with 25 squares"

通过拓展补充协议声明

当一个类型已经实现了协议中的所有要求，却没有声明时，可以通过扩展来补充协议声明：

struct Hamster {
    var name: String
    func asText() -> String {
        return "A hamster named \(name)"
    }
}
extension Hamster: TextRepresentable {}

此时Hamster的实例可以作为TextRepresentable类型使用

let simonTheHamster = Hamster(name: "Simon")
let somethingTextRepresentable: TextRepresentable = simonTheHamster
println(somethingTextRepresentable.asText())
// prints "A hamster named Simon"

注意：即时满足了协议的所有要求，类型也不会自动转变，因此你必须为它做出明显的协议声明

集合中的协议类型

协议类型可以被集合使用，表示集合中的元素均为协议类型

let things: [TextRepresentable] = [game,d12,simonTheHamster]
for thing in things {
    //thing被当做是TextRepresentable类型而不是Dice，DiceGame，Hamster等类型。因此能且仅能调用asText方法
    println(thing.asText())
}
// A game of Snakes and Ladders with 25 squares
// A 12-sided dice
// A hamster named Simon

协议的继承

协议能够继承一到多个其他协议。语法与类的继承相似，多个协议间用逗号,分隔

protocol InheritingProtocol: SomeProtocol,AnotherProtocol {
    // 协议定义
}

PrettyTextRepresentable协议继承了TextRepresentable协议

protocol PrettyTextRepresentable: TextRepresentable {
    func asPrettyText() -> String
}
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
    }
}
println(game.asPrettyText())

协议合成

一个协议可由多个协议采用protocol<SomeProtocol,AnotherProtocol>这样的格式进行组合，称为协议合成(protocol composition)

协议合成并不会生成一个新协议类型，而是将多个协议合成为一个临时的协议，超出范围后立即失效

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)
// prints "Happy birthday Malcolm - you're 21!"

检验协议的一致性

①is操作符用来检查实例是否遵循了某个协议。

②as?返回一个可选值，当实例遵循协议时，返回该协议类型；否则返回nil

③as用以强制向下转换型。

protocol HasArea {
    var area: Double { get }
}
//将area写为计算型属性
class Circle: HasArea {
    let pi = 3.1415927
    var radius: Double
    var area: Double { return pi * radius * radius }
    init(radius: Double) { self.radius = radius }
}
//将area写为存储型属性
class Country: HasArea {
    var area: Double
    init(area: Double) { self.area = area }
}



class Animal {
    var legs: Int
    init(legs: Int) { self.legs = legs }
}
let objects: [AnyObject] = [
    Circle(radius: 2.0),Country(area: 243_610),Animal(legs: 4)
]

迭代判断存放任意类型的数组 objects 是否实现了某协议

for object in objects {
    //通过as?操作符判断对象是否实现了某协议
    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

objects数组中元素的类型并不会因为向下转型而改变，当它们被赋值给objectWithArea时只被视为HasArea类型，因此只有area属性能够被访问。

可选协议要求

可选协议含有可选成员，其遵循者可以选择是否实现这些成员。在协议中使用optional关键字作为前缀来定义可选成员

可选协议在调用时使用可选链

注:可选协议只能在含有@objc前缀的协议中生效。且@objc的协议只能被类遵循

CounterDataSource协议含有incrementForCount的可选方法和fiexdIncrement的可选属性

@objc protocol CounterDataSource {
    optional func incrementForCount(count: Int) -> Int
    optional var fixedIncrement: Int { get }
}

类Counter中含有CounterDataSource?类型的可选属性dataSource

@objc class Counter {
    var count = 0
    var dataSource: CounterDataSource?
    func increment() {
        //由于dataSource可能为nil，因此在dataSource后边加上了?标记来表明只在dataSource非空时才去调用incrementForCount`方法。
        //即使dataSource存在，但是也无法保证其是否实现了incrementForCount方法，因此在incrementForCount方法后边也加有?标记。
        if let amount = dataSource?.incrementForCount?(count) {
            count += amount
        } else if let amount = dataSource?.fixedIncrement {
            count += amount
        }
    }
}

@objc class ThreeSource: CounterDataSource {
    let fixedIncrement = 3
    //由于协议CounterDataSource中的方法是可选的,所以协议中的方法可以不用实现
}
var counter = Counter()
counter.dataSource = ThreeSource()
for _ in 1...4 {
    counter.increment()
    println(counter.count)
}
// 3
// 6
// 9
// 12


@objc class TowardsZeroSource: CounterDataSource {
    func incrementForCount(count: Int) -> Int {
        if count == 0 {
            return 0
        } else if count < 0 {
            return 1
        } else {
            return -1
        }
    }
}
counter.count = -4
counter.dataSource = TowardsZeroSource()
for _ in 1...5 {
    counter.increment()
    println(counter.count)
}
// -3
// -2
// -1
// 0
// 0