Swift中文教程（二十一） 协议

BY 史薇芙特 · 2014年6月12日- 阅读量：10,910

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

协议的定义与类，结构体，枚举的定义非常相似，如下所示：

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，如下所示：

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 {    class var someTypeProperty: Int { get set }}protocol FullyNamed {    var fullName: String { get }}

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。

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

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)。

如下所示，Startship类遵循了FullyNamed协议：

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

Starship类将fullName实现为可读的计算型属性。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。

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)。

前置class关键字表示协议中的成员为类成员；当协议用于被枚举或结构体遵循时，则使用static关键字。如下所示：

protocol SomeProtocol {    class func someTypeMethod()}protocol RandomNumberGenerator {    func random() -> Double}

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。(我们假设随机数在[0，1]区间内)。

LinearCongruentialGenerator类遵循了RandomNumberGenerator协议，并提供了一个叫做线性同余生成器(linear congruential generator)的伪随机数算法。

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)(译者注：特指结构体和枚举)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。 这一变换过程在实例方法(Instance Methods)章节中有详细描述。

(译者注：类中的成员为引用类型(Reference Type)，可以方便的修改实例及其属性的值而无需改变类型；而结构体和枚举中的成员均为值类型(Value Type)，修改变量的值就相当于修改变量的类型，而Swift默认不允许修改类型，因此需要前置mutating关键字用来表示该函数中能够修改类型)

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。

如下所示，Togglable协议含有toggle函数。根据函数名称推测，toggle可能用于切换或恢复某个属性的状态。mutating关键字表示它为突变方法：

protocol Togglable {    mutating func toggle()}

当使用枚举或结构体来实现Togglabl协议时，必须在toggle方法前加上mutating关键字。

如下所示，OnOffSwitch枚举遵循了Togglable协议，On，Off两个成员用于表示当前状态

enum OnOffSwitch: Togglable {    case Off, On    mutating func toggle() {        switch self {        case Off:            self = On        case On:            self = Off        }    }}var lightSwitch = OnOffSwitch.OfflightSwitch.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：

• 作为函数，方法或构造器中的参数类型，返回值类型
• 作为常量，变量，属性的类型
• 作为数组，字典或其他容器中的元素类型

注意：

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    let generator: RandomNumberGenerator    init(sides: Int, generator: RandomNumberGenerator) {        self.sides = sides        self.generator = generator    }    func roll() -> Int {        return Int(generator.random() * Double(sides)) +1    }}

这里定义了一个名为 Dice的类，用来代表桌游中的N个面的骰子。

Dice含有sides和generator两个属性，前者用来表示骰子有几个面，后者为骰子提供一个随机数生成器。由于后者为RandomNumberGenerator的协议类型。所以它能够被赋值为任意遵循该协议的类型。

此外，使用构造器(init)来代替之前版本中的setup操作。构造器中含有一个名为generator，类型为RandomNumberGenerator的形参，使得它可以接收任意遵循RandomNumberGenerator协议的类型。

roll方法用来模拟骰子的面值。它先使用generator的random方法来创建一个[0-1]区间内的随机数种子，然后加工这个随机数种子生成骰子的面值。

如下所示，LinearCongruentialGenerator的实例作为随机数生成器传入Dice的构造器

var d6 = Dice(sides: 6,generator: LinearCongruentialGenerator())for _ in 1...5 {    println("Random 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。

下文是两个基于骰子游戏的协议：

protocol DiceGame {    var dice: Dice { get }    func play()}protocol DiceGameDelegate {    func gameDidStart(game: DiceGame)    func game(game: DiceGame, didStartNewTurnWithDiceRoll diceRoll:Int)    func gameDidEnd(game: DiceGame)}

DiceGame协议可以在任意含有骰子的游戏中实现，DiceGameDelegate协议可以用来追踪DiceGame的游戏过程。

如下所示，SnakesAndLadders是Snakes and Ladders(译者注：控制流章节有该游戏的详细介绍)游戏的新版本。新版本使用Dice作为骰子，并且实现了DiceGame和DiceGameDelegate协议

class SnakesAndLadders: DiceGame {    let finalSquare = 25    let dic = 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; borad[09] = +09; board[10] = +02        borad[14] = -10; board[19] = -11; borad[22] = -02; board[24] = -08    }     var delegate: DiceGameDelegate?     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。

注意：

因为delegate并不是该游戏的必备条件，delegate被定义为遵循DiceGameDelegate协议的可选属性

DicegameDelegate协议提供了三个方法用来追踪游戏过程。被放置于游戏的逻辑中，即play()方法内。分别在游戏开始时，新一轮开始时，游戏结束时被调用。

因为delegate是一个遵循DiceGameDelegate的可选属性，因此在play()方法中使用了可选链来调用委托方法。 若delegate属性为nil， 则委托调用优雅地失效。若delegate不为nil，则委托方法被调用

如下所示，DiceGameTracker遵循了DiceGameDelegate协议

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")    }}

DiceGameTracker实现了DiceGameDelegate协议的方法要求，用来记录游戏已经进行的轮数。 当游戏开始时，numberOfTurns属性被赋值为0；在每新一轮中递加；游戏结束后，输出打印游戏的总轮数。

gameDidStart方法从game参数获取游戏信息并输出。game在方法中被当做DiceGame类型而不是SnakeAndLadders类型，所以方法中只能访问DiceGame协议中的成员。

DiceGameTracker的运行情况，如下所示：

“let tracker = DiceGameTracker()let game = SnakesAndLadders()game.delegate = trackergame.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”

在扩展中添加协议成员

即便无法修改源代码，依然可以通过扩展(Extension)来扩充已存在类型(译者注： 类，结构体，枚举等)。扩展可以为已存在的类型添加属性，方法，下标，协议等成员。详情请在扩展章节中查看。

注意：

通过扩展为已存在的类型遵循协议时，该类型的所有实例也会随之添加协议中的方法

TextRepresentable协议含有一个asText，如下所示：

protocol TextRepresentable {    func asText() -> String}

通过扩展为上一节中提到的Dice类遵循TextRepresentable协议

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

从现在起，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"

SnakesAndLadders类也可以通过扩展的方式来遵循协议：

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

通过延展补充协议声明

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: TextRepresentabl {}

从现在起，Hamster的实例可以作为TextRepresentable类型使用

let simonTheHamster = Hamster(name: "Simon")let somethingTextRepresentable: TextRepresentabl = simonTheHamesterprintln(somethingTextRepresentable.asText())// 输出 "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,simoTheHamster]

如下所示，things数组可以被直接遍历，并调用其中元素的asText()函数：

for thing in things {    println(thing.asText())}// A game of Snakes and Ladders with 25 squares// A 12-sided dice// A hamster named Simon

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

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}

如下所示，PrettyTextRepresentable协议继承了TextRepresentable协议

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

遵循``PrettyTextRepresentable协议的同时，也需要遵循TextRepresentable`协议。

如下所示，用扩展为SnakesAndLadders遵循PrettyTextRepresentable协议：

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    }}

在for in中迭代出了board数组中的每一个元素：

• 当从数组中迭代出的元素的值大于0时，用▲表示
• 当从数组中迭代出的元素的值小于0时，用▼表示
• 当从数组中迭代出的元素的值等于0时，用○表示

任意SankesAndLadders的实例都可以使用asPrettyText()方法。

println(game.asPrettyText())// A game of Snakes and Ladders with 25 squares:// ○ ○ ▲ ○ ○ ▲ ○ ○ ▲ ▲ ○ ○ ○ ▼ ○ ○ ○ ○ ▼ ○ ○ ▼ ○ ▼ ○

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)。

举个例子：

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

Named协议包含String类型的name属性；Aged协议包含Int类型的age属性。Person结构体遵循了这两个协议。

wishHappyBirthday函数的形参celebrator的类型为protocol<Named,Aged>。可以传入任意遵循这两个协议的类型的实例

注意：

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。

检验协议的一致性

使用is检验协议一致性，使用as将协议类型向下转换(downcast)为的其他协议类型。检验与转换的语法和之前相同(详情查看类型检查)：

• is操作符用来检查实例是否遵循了某个协议。
• as?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
• as用以强制向下转换型。

@objc protocol HasArea {    var area: Double { get }}

注意：

@objc用来表示协议是可选的，也可以用来表示暴露给Objective-C的代码，此外，@objc型协议只对类有效，因此只能在类中检查协议的一致性。详情查看Using Siwft with Cocoa and Objectivei-c。

class Circle: HasArea {    let pi = 3.1415927    var radius: Double    var area:≈radius }    init(radius: Double) { self.radius = radius }}class Country: HasArea {    var area: Double    init(area: Double) { self.area = area }}

Circle和Country都遵循了HasArea协议，前者把area写为计算型属性（computed property），后者则把area写为存储型属性（stored property）。

如下所示，Animal类没有实现任何协议

class Animal {    var legs: Int    init(legs: Int) { self.legs = legs }}

Circle,Country,Animal并没有一个相同的基类，所以采用AnyObject类型的数组来装载在他们的实例，如下所示：

let objects: AnyObject[] = [    Circle(radius: 2.0),    Country(area: 243_610),    Animal(legs: 4)]

如下所示，在迭代时检查object数组的元素是否遵循了HasArea协议：

for object in objects {    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

当数组中的元素遵循HasArea协议时，通过as?操作符将其可选绑定(optional binding)到objectWithArea常量上。

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，详细内容在可选链章节中查看。

像someOptionalMethod?(someArgument)一样，你可以在可选方法名称后加上?来检查该方法是否被实现。可选方法和可选属性都会返回一个可选值(optional value)，当其不可访问时，?之后语句不会执行，并返回nil。

注意：

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。

Counter类使用CounterDataSource类型的外部数据源来提供增量值(increment amount)，如下所示：

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

CounterDataSource含有incrementForCount的可选方法和fiexdIncrement的可选属性。

注意：

CounterDataSource中的属性和方法都是可选的，因此可以在类中声明但不实现这些成员，尽管技术上允许这样做，不过最好不要这样写。

Counter类含有CounterDataSource?类型的可选属性dataSource，如下所示：

@objc class Counter {    var count = 0    var dataSource: CounterDataSource?    func increment() {        if let amount = dataSource?.incrementForCount?(count) {            count += amount        } else if let amount = dataSource?.fixedIncrement? {            count += amount        }    }}

count属性用于存储当前的值，increment方法用来为count赋值。

increment方法通过可选链，尝试从两种可选成员中获取count。

1. 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。
2. 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。

在调用incrementForCount方法后，Int型可选值通过可选绑定(optional binding)自动拆包并赋值给常量amount。

当incrementForCount不能被调用时，尝试使用可选属性``fixedIncrement来代替。

ThreeSource实现了CounterDataSource协议，如下所示：

class ThreeSource: CounterDataSource {    let fixedIncrement = 3}

使用ThreeSource作为数据源开实例化一个Counter：

var counter = Counter()counter.dataSource = ThreeSource()for _ in 1...4 {    counter.increment()    println(counter.count)}// 3// 6// 9// 12

TowardsZeroSource实现了CounterDataSource协议中的incrementForCount方法，如下所示：

class TowardsZeroSource: CounterDataSource {func incrementForCount(count: Int) -> Int {        if count == 0 {            return 0        } else if count < 0 {            return 1        } else {            return -1        }    }}

下边是执行的代码：

counter.count = -4counter.dataSource = TowardsZeroSource()for _ in 1...5 {    counter.increment()    println(counter.count)}// -3// -2// -1// 0// 0

本文部分原文来自于http://www.swiftguide.cn/翻译小组的译文，共同校对中。

感谢翻译小组成员：李起攀(微博)、若晨(微博)、YAO、粽子、山有木兮木有枝、渺-Bessie、墨离、矮人王、CXH、Tiger大顾(微博)
个人转载请注明出处和原始链接http://letsswift.com/2014/06/protocols/，商业转载请联系我们~ 感谢您对我们工作的支持~