关于swiftUI，看这一篇就够了

时间 2021-08-13

标签前端面试编程 swift 数据结构闭包架构 app 框架异步栏目快乐工作繁體版

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SwiftUI是一种新颖的构建UI方式和全新的编码风格，本文以通俗易懂的语言，从Swift 5.1语法新特性和SwiftUI的优点方面进行分享，但愿对热爱移动端的同窗有必定的帮助，让你们尽量快速、全面和透彻地理解SwiftUI。前端

1、背景

苹果于2019年度WWDC全球开发者大会上，发布了基于Swift创建的声明式框架–SwiftUI，其能够用于watchOS、tvOS、macOS等苹果旗下产品的应用开发，统一了苹果平台的UI框架。面试

正如官网所言Better apps. Less code：用更少的代码构建更好的应用。目前想要体验SwiftUI，须要如下的准备：Xcode 11 beta和macOS Mojave or Higher，若是想要体验实时预览和完整的Xcode 11功能，须要macOS 10.15 beta。编程

本文主要从如下三个方面讲述SwiftUI的特性：swift

从代码层面理解Swift 5.1新语法的底层实现；
从数据流方面阐述SwiftUI的黑魔法；
从布局原理层面阐述SwiftUI组件化的优点；

2、SwiftUI的特性

本节对Opaque Result Type, PropertyDelegate, FunctionBuilder三个语法新特性进行讲解，结合部分伪代码和数据流分析，由浅入深地理解，其在SwiftUI中的做用。数据结构

2.1 Opaque Result Type

新建一个SwiftUI的新项目，会出现以下代码：一个Text展现在body中。闭包

struct ContentView : View { 
      var body: some View { 
            Text("Hello World") 
      } 
}

对于some View的出现，你们可能会以为很突兀。通常状况下，闭包中返回的类型应该是用来指定body的类型，以下代码所示，若是闭包中只有一个Text，那么body的类型应该就是Text。架构

struct ContentView : View { 
      var body: Text { 
            Text("Hello World") 
      } 
}

然而，不少时候在UI布局中是肯定不了闭包中的具体类型，有多是Text、Button、List等，为了解决这一问题，就产生了Opaque Result Type。app

其实View是SwiftUI一个核心的协议，表明了闭包中元素描述。以下代码所示，其是经过一个associatedtype修饰的，带有这种修饰的协议不能做为类型来使用，只能做为类型约束来使用。框架

经过Some View的修饰，其向编译器保证：每次闭包中返回的必定是一个肯定，并且遵照View协议的类型，不要去关心究竟是哪一种类型。这样的设计，为开发者提供了一个灵活的开发模式，抹掉了具体的类型，不须要修改公共API来肯定每次闭包的返回类型，也下降了代码书写难度。异步

public protocol View : _View { 
       associatedtype Body : View 
       var body: Self.Body { get } 
}

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2.2 PropertyDelegate

复杂的UI结构一直是前端布局的痛点，每次用户交互或者数据发生改变，都须要及时更新UI，不然会引发某些显示问题。可是，在SwiftUI里面，视图中声明的任何状态、内容和布局，源头一旦发生改变，会自动更新视图，所以，只须要一次布局。在属性前面加上@State关键词，便可实现每次数据改动，UI动态更新的效果。

@propertyDelegate public struct State: 
DynamicViewProperty, BindingConvertible

上述代码中，一个@State关键词继承了DynamicViewProperty和BindingConvertible，BindingConvertible是对属性值的绑定，DynamicViewProperty是动态绑定了View和属性。

也就是说，声明一个属性时，SwiftUI会将当前属性的状态与对应视图的绑定，当属性的状态发生改变的时候，当前视图会销毁之前的状态并及时更新，下面具体分析一下这个过程。通常状况下实现一个String属性的初始化，代码以下：

public struct MyValue { 
    var myValueStorage: String? = nil


    public var myValue: String { 
        get { 
            myValue = myValueStorage 
            return myValueStorage 
        } 
        set { 
           myValueStorage = newValue 
        }
    } 
}

若是代码中有不少这样的属性，并且对某些属性进行特定的处理，上面的写法无疑会产生不少冗余。属性代理（propertyDelegate）的出现就是解决这个问题的，属性代理是一个泛型类型，不一样类型的属性都可以经过该属性代理进行特定的处理：

@propertyDelegate public struct LateInitialized{
  private var storage: Value?
  
  public init() {
    storage = nil
  }
  
  public var value: Value {
    get{
      guard let value = storage 
      createDependency(view, value) // 创建视图与数据依赖关系
      return value
    }
    set {
      if(storage != newValue){
        storage = newValue
        notify(to: swiftui) // 通知 SwiftUI 数据有变化
      }
    }
  }
}

上述代码的功能如上图所示。经过@propertyDelegate的修饰，可以解决不一样类型的value进行特定的处理；上述包装的方法，可以创建视图与数据之间的关系，而且会判断在属性值发生变化的状况下，通知SwiftUI刷新视图，编译器可以为String类型的myValue生成以下的代码，通过修饰后的代码看起来很简洁。

public struct MyValue {
  var $myValue: LateInitialized= LateInitialized()

  public var myValue: String {
      get { $myValue }
      set { $myValue.value = newValue}
  }
}

接下来，咱们看一下@State的源码：

@available(iOS 13.0, OSX 10.15, tvOS 13.0, watchOS 6.0, *)
@propertyDelegate public struct State: DynamicViewProperty, BindingConvertible {

    /// Initialize with the provided initial value.
    public init(initialValue value: Value)

    /// The current state value.
    public var value: Value { get nonmutating set }

    /// Returns a binding referencing the state value.
    public var binding: Binding{ get }

    /// Produces the binding referencing this state value
    public var delegateValue: Binding{ get }

    /// Produces the binding referencing this state value
    /// TODO: old name for storageValue, to be removed
    public var storageValue: Binding{ get }
}

@available(iOS 13.0, OSX 10.15, tvOS 13.0, watchOS 6.0, *)
extension State where Value : ExpressibleByNilLiteral {

    /// Initialize with a nil initial value.
    @inlinable public init()
}

Swift 5.1的新特性Property Wrappers（一种属性装饰语法糖）来修饰State，内部实现的大概就是在属性Get、Set的时候，将部分可复用的代码包装起来，上文中说的“属性代理是一个泛型类型”正可以高效的实现这部分功能。

@State内部是在Get的时候创建数据源与视图的关系，而且返回当前的数据引用，使视图可以获取，在Set方法中会监听数据发生变化、会通知SwiftUI从新获取视图body，再经过Function Builders方法重构UI，绘制界面，在绘制过程当中会自动比较视图中各个属性是否有变化，若是发生变化，便会更新对应的视图，避免全局绘制，资源浪费。

经过这种编程模式，SwiftUI帮助开发者创建了各类视图和数据的链接，而且处理二者之间的关系，开发者仅须要关注业务逻辑，其官方的数据结构图以下：

用户交互过程当中，会产生一个用户的action，从上图能够看出，在SwiftUI中数据的流转过程以下：

该行为触发数据改变，并经过@State数据源进行包装；
@State检测到数据变化，触发视图重绘；
SwiftUI内部按上述所说的逻辑，判断对应视图是否须要更新UI，最终再次呈现给用户，等待交互；

以上就是SwiftUI的交互流程，其每个节点之间的数据流转都是单向、独立的，不管应用程序的逻辑变得多么复杂，该模式与Flux和Redux架构的数据模式相相似。

内部由无数这样的单向数据流组合而成，每一个数据流都遵循相应的规范，这样开发者在排查问题的时候，不须要再去找全部与该数据相关的界面进行排查，只须要找到相应逻辑的数据流，分析数据在流程中运转是否正常便可。

不一样场景中，SwiftUI提供了不一样的关键词，其实现原理上如上文所示：

@State - 视图和数据存在依赖，数据变化要同步到视图；
@Binding - 父子视图直接有数据的依赖，数据变化要同步到父子视图；
@BindableObject - 外部数据结构与SwiftUI创建数据存在依赖；
@EnvironmentObject - 跨组件快速访问全局数据源；

以上特性的实现是基于Swift的Combine框架，下面简单介绍一下。该框架有两个很是重要的概念，观察者模式和响应式编程。

观察者模式是描述一对多关系：一个对象发生改变时将自动通知其余对象，其余对象将相应作出反应。这两类对象分别被称为被观察目标和观察者，一个观察目标能够对应多个观察者，观察者能够订阅它们感兴趣的内容，这也就是文中关键词@State的实现来源，将属性做为观察目标，观察者是存在该属性的多个View。

响应式编程的核心是面向异步数据流和变化的，响应式编程将全部事件转成为异步的数据流，更加方便的对这些数据流进行组合变换，最终只须要监听数据流的变化并作出处理便可，所以在SwiftUI中处理用户交互和响应等很是简洁。

2.3 FunctionBuilder

在认识FunctionBuilder以前，必须先了解一下ViewBuilder，其是用 @_functionBuilder来修饰的，编译器会使用。而且对它所包含的方法有必定要求，其隐藏在各个容器类型的最后一个闭包参数中。下面具体介绍所谓的“要求”。

在组合视图中，闭包中会处理大量的UI组件，FunctionBuilder是经过闭包创建样式，将闭包中的UI描述传递给专门的构造器，提供了相似DSL的开发模式。以下实现一个简单的View：

struct RowCell : View {
    let image : UIImage
    let title : String
    let tip : String
    
    var body: some View {
        HStack{
            Image(uiImage: image)
            Text(title)
            Text(tip)
        }
    }
}

查看HStack的初始化代码，以下所示：其最后的content是用ViewBuilder进行修饰的，也就是经过functionBuilder对闭包表达式进行了特殊处理，最终构造出视图。

init(alignment: VerticalAlignment = .center, spacing: 
Length? = nil, @ViewBuilder content: () -> Content)

若是没有FunctionBuilder这一新特性，那么开发者必须对容器视图进行管理，以HStack为例（以下代码所示）。若存在大量的表达式，无疑会让开发者感受到头疼，并且代码也会很杂乱，结构也不够清晰。

struct RowCell : View {
    let image : UIImage
    let title : String
    let tip : String
    
    var body: some View {
        var builder = HStackBuilder()
        builder.add(Image(uiImage: image))
        builder.add(Text(title))
        builder.add(Text(tip))
        return builder.build()
    }
}

用@_functionBuilder修饰的内容，均会实现一个构造器，构造器的功能如上述代码所示。构建器声明几种buildBlock方法用来构造视图，这几种方法可以知足各类各样的闭包表达式。下面是SwiftUI的ViewBuilder几种方法：

Building Blocks
static func buildBlock() -> EmptyView
//Builds an empty view from a block containing no statements.

static func buildBlock(Content) -> Content
//Passes a single view written as a child view through unmodified.

static func buildBlock(C0, C1) -> TupleView
static func buildBlock(C0, C1, C2) -> TupleView
static func buildBlock(C0, C1, C2, C3) -> TupleView
...

上文被ViewBuilder修饰的content，content在调用的时候，会按照上述合适的buildBlock进行构建视图，将闭包中出现的Text或者其余的组件build成一个TupleView，而且返回。

可是，@_functionBuilder也存在必定局限性，ViewBuilder的buildBlock最多传入十个参数，也就是布局中最多只能有十个View；若是超过十个View，能够考虑使用TupleView来用多元的方式合并View。

做为SwiftUI的新特色之一，FunctionBuilder倾向于目前流行的编程方式，开发者可以使用基于DSL的架构，像SwiftUI，而不用去考虑具体的实现细节，由于构建器实现的就是一个DSL自己。

3、Components

本节经过DSL视图的分析，分析SwfitUI在布局上的特色，以及利用该特色在组件化过程当中的优点。

目前，组件化编程是主流的开发方式，SwfitUI带来了全新的功能–能够构建可重用的组件，采用了声明式编程思想。将单1、简单的响应视图组合到繁琐、复杂的视图中去，并且在Apple的任何平台上都能使用该组件，达到了跨平台（仅限苹果设备）的效果。按照用途大概可以分为基础组件、布局组件和功能组件。

更多的组件详见 example link。

下面以一个Button为例子：

struct ContentView : View {
    var body: some View {
        Button(action: {
            // did tap
        },label: {Text("Click me")}
        )
        .foregroundColor(Color.white)
        .cornerRadius(5)
        .padding(20)
        .background(Color.blue)
    }
}

其中包含了一个Button，其父视图是一个ContenView，其实ContenView还会被一个RootView包含起来，RootView是SwiftUI在Window上建立出来了。经过简单的几行代码，设置了按钮的点击事件，样式和文案。

其视图DSL结构以下图所示，SwiftUI会直接读取 DSL内部描述信息并收集起来，而后转换成基本的图形单元，最终交给底层Metal或OpenGL渲染出来。

经过该结构发现，与UIKit的布局结构有很大的不一样，像按钮的一些属性background、padding、cornerRadius等不该该出如今视图主结构中，应该出如今Button视图的结构中。

由于，在 SwiftUI中这些属性的设置在内部都会用一个View来承载，而后在布局的时候就会按照上面示例的布局流程，一层层View的计算布局下来，这样作的优势是：方便底层在设计渲染函数时更容易作到monomorphic call，省去无用的分支判断，提升效率。

同时SwiftUI中也是支持frame设定，但也不会像UIKit中那样做用于当前元素，在内部也是造成一个虚拟的View来承载frame设定，在布局过程当中进行frame计算最终显示出想要的结果。

总之在SwiftUI中给一个View设置属性，已经不是为当前元素提供约束，而是用一系列容器来包含当前元素，为后续布局计算作准备。

SwiftUI的界面再也不像UIKit那样，用ViewController 承载各类UIVew控件，而是一切皆View，因此能够把View切分红各类细致化的组件，而后经过组合的方式拼装成最终的界面，这种视图的拼装方式提升了界面开发的灵活性和复用性。所以，视图组件化是SwiftUI很大的亮点。

4、See it live in Xcode

SwiftUI的Preview是Apple的一大突破，相似RN、Flutter的Hot Reloading。Apple选择了直接在macOS上进行渲染，不过须要搭载有SwiftUI.framework的macOS 10.15才可以看到Xcode Previews界面。

Xcode将对代码进行静态分析 (得益于SwiftSyntax框架)，找到全部遵照PreviewProvider 协议的类型进行预览渲染。在Xcode 11中提供了实时预览和静态预览两项功能，实时预览：代码的修改可以实时呈如今Xcode的预览窗口中；此外，Xcdoe还提供了快捷功能，经过command+鼠标点击组件，能够快速、方便地添加组件和设置组件属性。

5、畅想

SwiftUI不只为Apple的平台带来了一种新的构建UI的方式，还有全新的Swift编码风格；
能够推断出：SwiftUI会出现不少组件库，方便前端开发；
支持热更新，这一点可能让更多的开发者拥抱SwiftUI；
虽然SwiftUI优势不少，可是其使用的门槛很高，只能在iOS 13以上的系统使用；仅这点，不少公司和开发者望而却步，目前主流应用最低支持iOS 9，至少3年以内，SwiftUI只能做为一个理论的知识储备，因此其还有很长的路要走；
SwiftUI这种与平台无关、纯描述的UI框架，偏偏是跨平台方案的正确方向，未来其可否统一整个大前端呢？这点很是值得期待；

做者介绍：

梁启健，携程金融支付中心开发工程师，主要负责支付iOS端的开发与优化工做，喜欢研究大前端和跨平台技术。

本文转载自公众号携程技术中心（ID：ctriptech）原文连接
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