Slicing Swift collections.

• Một trong những mục tiêu của Swift là trở thành một ngôn ngữ lập trình có tính ứng dụng cao từ các task high-level, xây dựng UI, scripting, đến lập trình low-level system. Đó là một mục tiêu đầy tham vọng và chưa hoàn thành, nhưng có một số đặc điểm của Swift khiến nó dễ dàng mở rộng.

• Một yêu cầu là làm thế nào standard library làm việc với các built-in collections của nó hiệu quả nhất bằng cách giảm số lượng trường hợp các element của chúng được sao chép, di chuyển.

1/ A slice of a binary:

• Trong Swift, một slice là một loại collection đặc biệt không thực sự lưu trữ bất kỳ element nào của riêng nó mà hoạt động như một proxy (hoặc view) để cho phép chúng ta truy cập và làm việc với một tập hợp con của một bộ sưu tập khác riêng biệt.

• VD, chúng ta có một mảng chứa 10 số và chúng ta muốn lấy ra 5 số đầu để làm việc. Điều đó được thực hiện bằng cách sử dụng Range-based subscripting, như sau:

let numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
let firstFive = numbers[..<5]

• Mới nhìn thì firstFive sẽ có cùng loại với numbers là Array<Int>. Trong thực tế, những gì chúng ta đã làm trên là tạo ra một slice loại ArraySlice<Int>

• Thay vì sao chép 5 phần tử đầu vào 1 instance Array mới, thay vào đó, standard library chỉ cung cấp cho chúng ta 1 cái nhìn vào range các element giúp tăng hiệu suất đáng kể, đặc biệt là khi làm việc với các collection lớn hơn.

• Bằng cách không thực hiện bất kỳ sao chép hoặc cấp phát bộ nhớ bổ sung nào cho collection, một slice có thể được khởi tạo trong thời gian không đổi (O(1). Điều đó giúp tạo ra một slice nhanh hơn + tạo ra các slice như thể chúng ta thực hiện nó trên collection ban đầu.

2/ Prefixes and suffixes:

• Hãy bắt đầu bằng cách xem cách chúng ta có thể sử dụng slicing để lấy ra các prefixes và suffixes từ collection. Ví dụ, chúng ta làm việc trên TodoApp:

struct TodoList {
    var name: String
    var items = [Item]()
    ...
}

• Bây giờ, chúng ta đang xây dựng một featurecho phép user của chúng ta xem nhanh ba mục đầu trong danh sách cụ thể - ví dụ như trong tiện ích mở rộng của TodayApp trên iOS hoặc macOS. Chúng tacó thể sử dụng API đăng ký tương tự như chúng ta đã sử dụng khi slicing array số trên của chúng ta:

extension TodoList {
    var topItems: ArraySlice<Item> {
        items[..<3]
    }
}

• Mặc dù ở trên có cú pháp rất gọn gàng nhưng nó lại là một implementation khá nguy hiểm. Vì chúng ta có thể biết bao nhiêu item TodoList sẽ thực sự được sử dụng, app của chúng tacó thể bị crash khi truy cập vào property trên vì cũng giống như khi lấy một phần tử từ một mảng, việc đăng ký theo range cũng gây ra sự cố khi được sử dụng với các phần từ ngoài range.

• Trong khi chúng ta có thể kiểm tra giới hạn của riêng mình vào việc implementation:

extension TodoList {
    var topItems: ArraySlice<Item> {
        items.prefix(3)
    }
}

• Bây giờ API mới của chúng ta sẽ hoạt động như mong đợi, ngay cả khi TodoList chứa ít hơn 3 item và việc implementation của chúng ta vẫn có độ phức tạp O(1) nghĩa là chúng ta có thể thoải mái để nó computed property mà không có nguy cơ gây ra việc giảm hiệu năng.

• Tuy nhiên có một điều mà chúng ta phải ghi nhớ khi làm việc với các slice là chúng thực sự là một loại riêng biệt so với các collection ban đầu- nghĩa là chúng ta có thể chuyển qua một cá thể ArraySlice cho bất kỳ API nào chấp nhận Array và ngược lại. Nó cho chúng ta toàn quyền kiểm soát khi một slice được tách ra (và các elementcủa nó được sao chép) khỏi collection ban đầu của nó.

• Ví dụ , chúng ta sử dụng một cách khác của standard-ibrary API prefix(cùng với suffix của nó) để phân chia một package thành hai package riêng biệt dựa trên các index. Vì chúng ta không muốn model Shipment của mình chứa ArraySlicenên chúng ta phải chuyển đổi hai slice của chúng ta thành Array<Package>:

struct Shipment {
    var destination: Address
    var packages = [Package]()
    ...
}

extension Shipment {
    func split() -> (first: Shipment, second: Shipment) {
        guard packages.count > 1 else {
            return (self, Shipment(destination: destination))
        }

        let splitIndex = packages.count / 2

        return (
            Shipment(
                destination: destination,
                packages: Array(packages.prefix(upTo: splitIndex))
            ),
            Shipment(
                destination: destination,
                packages: Array(packages.suffix(from: splitIndex))
            )
        )
    }
}

• Chúng ta đã tính toán các prefix và suffix của chúng tadựa trên số lượng phần tử và index, nhưng chúng ta cũng có thể sử dụng logic tùy biến. Ví dụ: chúng ta gọi prefix bằng cách:

let qualifiedPlayers = topPlayers.prefix { $0.score > 100_000 }

3/ Dropping elements:

• Ví dụ, chúng ta muốn remove bất kỳ số nào xuất hiện ở đầu string, để chuẩn bị một string được sử dụng dưới dạng được định danh theo tiêu chuẩn. Chúng ta có thể yêu cầu string bỏ tất cả các element trong khi element hiện tại là một number :

extension StringProtocol {
    func trimmingLeadingNumbers() -> SubSequence {
        drop(while: { $0.isNumber })
    }
}

• Một trong những lợi ích chính của API collection dựa trên slicing trong Swift là chúng có thể được khởi tạo mà không cần sao chép. Đó là lợi ích mà chúng ta có trong các tình huống như bên dưới:

func normalizeUsername(_ username: String) -> String {
    username.trimmingLeadingNumbers().filter {
        $0.isLetter || $0.isNumber
    }
}

• Chúng ta hãy xem cách kết hợp khác dopFirst với prefix để dễ dàng thêm hỗ trợ phân trang cho bất kỳ BidirectionalCollection nào (bao gồm các loại như Array, Range, v.v.). Bằng cách gọi dropFirst đầu tiên để xóa tất cả các thành phần trước khi trang hiện tại bắt đầu và sau đó sử dụng tiền tố để trích xuất một lát có cùng kích thước với kích thước trang của chúng tôi, chúng tôi có thể triển khai tiện ích mở rộng phân trang như thế này:

extension BidirectionalCollection {
    func page(withIndex pageIndex: Int, size: Int) -> SubSequence {
        dropFirst(pageIndex * size).prefix(size)
    }
}

• Quay trở lại loại TodoList của chúng tôi từ trước đó, sau đó chúng tôi có thể bọc API ở trên một mức độ trừu tượng cao hơn một chút, cho chúng tôi một phương pháp phân trang thực sự đẹp có thể được sử dụng để hiển thị bất kỳ danh sách các mục việc cần làm nào trong một trang cách thức:

extension TodoList {
    func page(at index: Int) -> ArraySlice<Item> {
        items.page(withIndex: index, size: 25)
    }
}

• Lúc đầu, có vẻ hơi lạ khi trả lại ArraySlice từ API trên, thay vì chuyển đổi kết quả thành một Array thích hợp. Tuy nhiên chúng ta đã tuân theo các quy tắc giống như standard library cho phép trang web quyết định cách thức và thời điểm chuyển đổi từng slice cho phép chúng ta thực hiện thêm string mà không bị ảnh hưởng hiệu suất.