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移动端

面向协议编程并非银弹

银弹在软件工程中的含义是指妄图创造某种便捷的开发技术,从而使某个项目的实施提高效率。又或者指摆脱该项目的本质或核心,而达到超乎想象的成功。但这么做的结果却是徒劳的。在本文中Chris介绍了Swift中的面向协议编程的滥用情况,认为很多时候有更简单的解决办法,面向协议编程并非银弹。

作者:刘志勇 译来源:移动开发前线|2016-12-12 15:22

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银弹(Silver Bullet)一词出自IBM大型机之父Frederick P. Brooks Jr.在1986年发表的一篇关于软件工程的经典论文《没有银弹:软件工程的本质性与附属性工作》(No Silver Bullet — Essence and Accidents of Software Engineering)。其中的“银弹”是指一项可使软件工程的生产力在十年内提高十倍的技术或方法。该论文强调由于软件的复杂性本质,而使这样“真正的银弹”并不存在。

银弹在软件工程中的含义是指妄图创造某种便捷的开发技术,从而使某个项目的实施提高效率。又或者指摆脱该项目的本质或核心,而达到超乎想象的成功。但这么做的结果却是徒劳的。

在本文中Chris介绍了Swift中的面向协议编程的滥用情况,认为很多时候有更简单的解决办法,面向协议编程并非银弹。

以下为正文:

在Swift语言中,面向协议编程很流行。在“面向协议”那儿有很多Swift代码,一些开源库甚至将其声明为功能。我觉得协议在Swift中被过度滥用了,其实问题常常可以用更简单的方式来解决。简而言之,就是不要生搬硬套协议的条条框框,而不知变通。

在WWDC2015上苹果推出了一个Session叫“Swift中的面向协议编程”,它成了这届大会上最有影响力的Session之一。它表明了除某些情况外,用户可以使用面向协议的解决方案(即协议和一些符合协议的类型)来替换类层次结构(即超类和一些子类)。面向协议的解决方案更简单、更灵活。例如,一个类只能有一个超类,但一个类型可以符合许多协议。

让我们来看看他们在WWDC演讲中解决的这个问题:一系列绘图命令需要渲染成图像,并将指令记录到控制台。通过将绘图命令放在协议中,描述绘图的任何代码可以根据协议的方法来表述。协议扩展允许你根据协议的基本功能定义新的绘图功能,并且每个符合的类型都可以自动获得新的功能。

在上述例子中,协议解决了多种类型之间共享代码的问题。在Swift的标准库中,协议主要用于Collection类型,用来解决完全相同的问题。因为dropFirst用Collection类型定义,所有的Collection类型都能自动得到它。与此同时,标准库中定义了太多的Collection相关的协议和类型,当我们想找东西时会面临困难。这是协议的一个缺点,然而,在标准库的情况下还是利大于弊。

现在,让我们通过一个例子来开始。这里有一个WebService类。它使用URLSession从网络加载实体。(实际上并不加载东西,领会意思即可):

  1. class Webservice { 
  2.   func loadUser() -> User? { 
  3.     let json = self.load(URL(string: "/users/current")!) 
  4.     return User(json: json) 
  5.   } 
  6.   func loadEpisode() -> Episode? { 
  7.     let json = self.load(URL(string: "/episodes/latest")!) 
  8.     return Episode(json: json) 
  9.   } 
  10.   private func load(_ url: URL) -> [AnyHashable:Any] { 
  11.     URLSession.shared.dataTask(with: url) 
  12.     // etc. 
  13.     return [:] // should come from the server 
  14.   } 

上面的代码很短,运行正常。直到我们要测试loadUser和loadEpisode之前,没有什么问题。现在我们要么用stub方法来模拟load,要么通过依赖注入来传入一个模拟的URLSession。我们还可以定义一个符合URLSession的协议,然后传递一个测试实例。不过在这个案例中,我们采用更简单的解决方案,将Webservice更改的部分取出并转换为结构体:

  1. struct Resource<A> { 
  2.   let url: URL 
  3.   let parse: ([AnyHashable:Any]) -> A} 
  4. class Webservice { 
  5.   let user = Resource<User>(url: URL(string: "/users/current")!, parse: User.init) 
  6.   let episode = Resource<Episode>(url: URL(string: "/episodes/latest")!, parse: Episode.init) 
  7.   private func load<A>(resource: Resource<A>) -> A { 
  8.     URLSession.shared.dataTask(with: resource.url) 
  9.     // load asynchronously, parse the JSON, etc. For the sake of the example, we directly return an empty result. 
  10.     let json: [AnyHashable:Any] = [:] // should come from the server 
  11.     return resource.parse(json) 
  12.   } 

现在,我们可以不必通过模拟任何东西来测试user和episode了:它们是简单的结构值。我们仍然需要测试load,但只有这一个方法需要写测试(而不是为每个资源)。现在让我们来添加一些协议。

取代parse函数,我们可以为能够从JSON初始化的类型创建一个协议。

  1. protocol FromJSON { 
  2.   init(json: [AnyHashable:Any]) 
  3. struct Resource<A: FromJSON> { 
  4.   let url: URL} 
  5. class Webservice { 
  6.   let user = Resource<User>(url: URL(string: "/users/current")!) 
  7.   let episode = Resource<Episode>(url: URL(string: "/episodes/latest")!) 
  8.   private func load<A>(resource: Resource<A>) -> A { 
  9.     URLSession.shared.dataTask(with: resource.url) 
  10.     // load asynchronously, parse the JSON, etc. For the sake of the example, we directly return an empty result. 
  11.     let json: [AnyHashable:Any] = [:] // should come from the server 
  12.     return A(json: json) 
  13.   } 

上面的代码可能看起来更简单,但灵活性也大大降低。例如,你如何定义一个具有User值的数组资源?(上述面向协议的例子中,是不可能实现的,我们必须等待Swift 4或5,直至可用。)协议使代码得以简化,但我认为它不为自身买单,因为它大大减少了我们可以创建一个Resource的方式。

代替将user和episode作为Resource值,我们还可以使Resource成为协议并具有UserResource和EpisodeResource结构。这似乎是一个很流行的做法,因为拥有类型比只是一个值来说,“就是感觉要对一些”:

  1. protocol Resource { 
  2.   associatedtype Result 
  3.   var url: URL { get } 
  4.   func parse(json: [AnyHashable:Any]) -> Result} 
  5. struct UserResource: Resource { 
  6.   let url = URL(string: "/users/current")! 
  7.   func parse(json: [AnyHashable : Any]) -> User { 
  8.     return User(json: json) 
  9.   } 
  10. struct EpisodeResource: Resource { 
  11.   let url = URL(string: "/episodes/latest")! 
  12.   func parse(json: [AnyHashable : Any]) -> Episode { 
  13.     return Episode(json: json) 
  14.   } 
  15. class Webservice { 
  16.   private func load<R: Resource>(resource: R) -> R.Result { 
  17.     URLSession.shared.dataTask(with: resource.url) 
  18.     // load asynchronously, parse the JSON, etc. For the sake of the example, we directly return an empty result. 
  19.     let json: [AnyHashable:Any] = [:] 
  20.     return resource.parse(json: json) 
  21.   } 

但如果我们仔细看看,我们真正得到了什么?代码变得更冗长、复杂、不直观。并且由于关联类型,结果最后我们可能定义一个AnyResource。EpisodeResource结构和episodeResource值有什么区别呢?它们都是全局定义的。对于结构体,名称以大写字母开头;而对于值,则使用小写字母。除此之外,结构真的没有任何优势。你可以将它们加入命名空间(自动补全)。所以在这种情况下,有一个值肯定会更简短。

我在网上看到的很多代码例子。例如,我看到这样的协议:

  1. protocol URLStringConvertible { 
  2.   var urlString: String { get } 
  3. // Somewhere laterfunc sendRequest(urlString: URLStringConvertible, method: ...) { 
  4.   let string = urlString.urlString 

是什么打动了你?为什么不简单地删除协议并直接传递urlString呢?这样就简单多了。或者,一个单一方法的协议:

  1. protocol RequestAdapter { 
  2.   func adapt(_ urlRequest: URLRequest) throws -> URLRequest} 

有些争议的是:为什么不简单地删除协议,并在某处传递函数?这样岂不是更简单。(除非你的协议是一个类的协议,你想要一个弱引用)。

我可以继续展示例子,但我希望希望你已经明确我的观点:多数情况下都有更简单的选择。更抽象地说,协议只是实现多态代码的一种方式。还有许多其他方法:子类、泛型、值、函数等。使用值(例如,一个String,而不是一个URLStringConvertible)是最简单的方法。函数(例如adapt而不是RequestAdapter)比值复杂一点,但仍然很简单。泛型(无任何限制)比协议简单。为了完成代码,协议通常比类层次结构更简单。

一个有用的启发是,也许是考虑您的协议是依照数据还是行为来建模。对于数据,结构可能更容易。对于复杂的行为(例如,具有多个方法的委托),协议通常更容易。(标准库的collection协议有点特别:它们并不真正描述数据,而是描述数据操作。)

也就是说,协议可能非常有用。但不要为了面向协议编程而编程。首先要审视你的问题,并尝试以最简单的方式来解决它。让问题推动解决方案,而不是相反。面向协议编程本身无所谓好与坏。就像任何其他技术(函数式编程,OO,依赖注入,子类化)一样,它可以用来解决一个问题,我们应该尝试选择合适的工具。有时这是一个协议,但往往,有一个更简单的方法。

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【责任编辑:枯木 TEL:(010)68476606】

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