Các thể loại protocol trong Swift.

Bài đăng này đã không được cập nhật trong 5 năm

Vai trò chủ yếu của protocol /interface là cho phép các abstraction chung được xác định trên các triển khai cụ thể . Một kỹ thuật được gọi là polymorphism cho phép chúng ta swap / morph implement của mình mà không ảnh hưởng đến API được công khai.
Mặc dù Swift đã hỗ trợ đầy đủ cho polymorphism dựa trên interface nhưng các protocol vẫn đóng vai trò lớn trong thiết kế tổng thể của language và lib như một phần chức năng chính mà Swift triển khai trực tiếp phía trên các protocol khác.
Thiết kế protocol-oriented design cho phép chúng ta sử dụng các protocol theo nhiều cách khác nhau trong source code . Chúng ta cùng lướt qua các cách đó và cả hai hãy xem cách Apple sử dụng các protocol của họ.

1/ Enabling unified actions:

Bắt đầu bằng cách xem các protocol yêu cầu các type phù hợp để có thể thực hiện các action cụ thể. Ví dụ: protocol Equatable được sử dụng để đánh dấu rằng một type có thể thực hiện kiểm tra đẳng thức giữa hai trường hợp, trong khi protocol Hashable được chấp nhận bởi các type có thể được hashed:

protocol Equatable {
    static func ==(lhs: Self, rhs: Self) -> Bool
}

protocol Hashable: Equatable {
    func hash(into hasher: inout Hasher)
}

Lợi ích lớn của hai khả năng đó được cụ thể hóa bằng cách sử dụng hệ thống (thay vì được mã hóa vào trình biên dịch) là nó cho phép chúng ta viết code chung ràng buộc với các protocol từ đó cho phép chúng ta sử dụng đầy đủ của những khả năng trong code đó.
Cách thức chúng ta có thể mở rộng Array bằng một method giúp chúng ta đếm tất cả các lần xuất hiện của một value với điều kiện là kiểu Element mảng phù hợp với Equatable:

extension Array where Element: Equatable {
    func numberOfOccurences(of value: Element) -> Int {
        reduce(into: 0) { count, element in
            // We can check whether two values are equal here
            // since we have a guarantee that they both conform
            // to the Equatable protocol:
            if element == value {
                count += 1
            }
        }
    }
}

Bất cứ khi nào xác định protocol dựa trên các action chúng ta nên làm cho các protocol đó chung chung nhất có thể (giống như Equitable và Hashable) vì chúng vẫn tập trung vào chính các hành động thay vì ràng buộc với tên domain cụ thể.
VD: Nếu chúng ta muốn thống nhất một số loại tải các đối tượng hoặc giá trị khác nhau, chúng ta có thể định nghĩa một protocolcó thể tải với một loại liên quan - sẽ cho phép mỗi loại tuân thủ khai báo loại kết quả mà nó tải:

protocol Loadable {
    associatedtype Result
    func load() throws -> Result
}

Tuy nhiên không phải mọi protocol đều định nghĩa các action . Trong khi tên của protocol:

protocol Cachable: Codable {
    var cacheKey: String { get }
}

So sánh protocol Codable và Cachableta xác định các hành động cho cả encode và decode .
Không phải tất cả các protocol đều cần sử dụng suffix. Việc ràng buộc suffix vào bất kỳ danh từ cụ thể nào chỉ để xác định protocol có thể dẫn đến khá nhiều nhầm lẫn:

protocol Titleable {
    var title: String { get }
}

Khó hiểu hơn nữa là khi sử dụng suffix có thể tạo ra một tên có ý nghĩa hoàn toàn khácmong muốn. Ví dụ, chúng ta đã định nghĩa một protocol với mục đích hoạt động như một API cho các color container nhưng tên lại gợi ý rằng nó có thể được tô màu cho các type mà chính chúng có thể được tô màu:

protocol Colorable {
    var foregroundColor: UIColor { get }
    var backgroundColor: UIColor { get }
}

Chúng ta có thể cải thiện một số các protocol này cả về cách đặt tên cũng như cách chúng có cấu trúc. Bằng cách bước ra khỏi mục một và xem một vài cách khác nhau để xác định các protocol trong Swift.

2/ Defining requirements:

Mục số hai dành cho các protocol được sử dụng để xác định các yêu cầu chính thức cho một type đối tượng hoặc API nhất định. Trong standard library, các protocol được sử dụng để xác định ý nghĩa của Collection, Numberic hoặc Sequence:

protocol Sequence {
    associatedtype Iterator: IteratorProtocol
    func makeIterator() -> Iterator
}

Định nghĩa trên của Sequence cho chúng ta biết rằng vai trò chính của bất kỳ Swift sequence nào (chẳng hạn như Array, Dictionary hoặc Range) hoạt động như factory để tạo các vòng lặpđược chính thức hóa thông qua các điều sau đây protocol:

protocol IteratorProtocol {
    associatedtype Element
    mutating func next() -> Element?
}

Với hai protocol trên hãy quay trở lại các protocol có thể lưu và có thể tạo màu mà chúng ta đã xác định trước đó, để xem liệu chúng có thể được cải thiện hay không bằng cách chuyển đổi chúng thành các định nghĩa yêu cầu thay thế.

protocol ColorProvider {
    var foregroundColor: UIColor { get }
    var backgroundColor: UIColor { get }
}

Tương tự như vậy, chúng ta có thể đổi tên Cachabl thành:

protocol CachingProtocol: Codable {
    var cacheKey: String { get }
}

Hãy cùng chuyển mã tạo khóa của chúng ta thành các loại riêng biệt - sau đó chúng ta có thể chính thức hóa các yêu cầu để sử dụng protocol CacheKeyGenerator:

protocol CacheKeyGenerator {
    associatedtype Value: Codable
    func cacheKey(for value: Value) -> String
}

3/ Type conversions:

Chúng ta hãy xem các protocol được sử dụng để khai báo rằng một loại có thể chuyển đổi sang và từ các value khác. Chúng ta lại bắt đầu với một ví dụ từ standard library là CustomStringConvertible được sử dụng để cho phép bất kỳ loại nào được chuyển đổi thành string mô tả:

protocol CustomStringConvertible {
    var description: String { get }
}

Kiểu viết đó đặc biệt hữu ích khi chúng ta có thể trích xuất một phần dât từ nhiều type hoàn toàn phù hợp với mục đích của protocol Titleable.
Bằng cách đổi tên protocol đó thành TitleConvertible chúng không chỉ dễ hiểu hơn mà còn làm cho code của chúng ta phù hợp hơn với standard library:

protocol TitleConvertible {
    var title: String { get }
}

Các protocol chuyển đổi type cũng có thể sử dụng các method thay vì các property. Điều này thường phù hợp hơn khi chúng ta muốn triển khai các yêu cầu tính toán hợp lý :

protocol ImageConvertible {
    // Since rendering an image can be a somewhat expensive
    // operation (depending on the type being rendered), we're
    // defining our protocol requirement as a method, rather
    // than as a property:
    func makeImage() -> UIImage
}

Chúng ta cũng có thể sử dụng loại protocol này để cho phép các type nhất định theo các cách khác nhau:

protocol ExpressibleByArrayLiteral {
    associatedtype ArrayLiteralElement
    init(arrayLiteral elements: ArrayLiteralElement...)
}

protocol ExpressibleByNilLiteral {
    init(nilLiteral: ())
}

Ví dụ: Cách thức chúng ta có thể xác định protocol`` ExpressibleByUUID cho các loại định danh có thể được tạo bằngUUID :

protocol ExpressibleByUUID {
    init(uuid: UUID)
}

4/ Abstract interfaces:

Cuối cùng hãy để xem có lẽ cách sử dụng protocol phổ biến nhất trong code của bên thứ ba để xác địnhabstract để giao tiếp với nhiều type cơ bản.
Một ví dụ có thể được tìm thấy trong Apple Metal framework đó là API lập trình đồ họa low level. Vì GPU thay đổi rất nhiều giữa các thiết bị và Metal nhằm mục đích cung cấp API phù hợp mọi loại phần cứng mà nó hỗ trợ, nên nó sử dụng mộtprotocol để xác định API :

protocol MTLDevice: NSObjectProtocol {
    var name: String { get }
    var registryID: UInt64 { get }
    ...
}

Khi sử dụng Metal chúng ta có thể gọi hàm MTLCreateSystemDefaultDevice và hệ thống sẽ trả về việc thực hiện protocol phù hợp với thiết bị mà code của chúng ta hiện đang chạy:

func MTLCreateSystemDefaultDevice() -> MTLDevice?

Ví dụ: chúng ta có thể xác định protocol NetworkEngine để tách rời cách chúng ta thực hiện các network call từ bất kỳ phương tiện network nào:

protocol NetworkEngine {
    func perform(
        _ request: NetworkRequest,
        then handler: @escaping (Result<Data, Error>) -> Void
    )
}

Chúng ta hiện có thể tự do định nghĩa số lượng triển khai network cơ bản mà chúng ta cần - ví dụ: một ứng dụng dựa trên URLSession để sản xuất và một phiên bản giả định để thử nghiệm:

extension URLSession: NetworkEngine {
    func perform(
        _ request: NetworkRequest,
        then handler: @escaping (Result<Data, Error>) -> Void
    ) {
        ...
    }
}

struct MockNetworkEngine: NetworkEngine {
    var result: Result<Data, Error>

    func perform(
        _ request: NetworkRequest,
        then handler: @escaping (Result<Data, Error>) -> Void
    ) {
        handler(result)
    }
}

1/ Enabling unified actions:

2/ Defining requirements:

3/ Type conversions:

4/ Abstract interfaces:

Mục lục