面向协议编程,灵丹妙药或是饮鸩止渴?

简介: 本文讲的是面向协议编程,灵丹妙药或是饮鸩止渴?,在 Swift 中,面向协议编程正值流行。许多 Swift 框架都自称是面向协议编程的,一些开源库甚至将其标榜为特点。而我认为,很多时候眼下的问题本可以用一种更简单的方法解决,但是在 Swift 中我们过度使用各种协议了。
本文讲的是面向协议编程,灵丹妙药或是饮鸩止渴?,

在 Swift 中,面向协议编程正值流行。许多 Swift 框架都自称是面向协议编程的,一些开源库甚至将其标榜为特点。而我认为,很多时候眼下的问题本可以用一种更简单的方法解决,但是在 Swift 中我们过度使用各种协议了。简言之:不要教条地使用(或避免)协议。

WWDC 2015(苹果电脑全球研发者大会,译者注)中最有影响力的一个分会场就是 Swift 中的面向协议编程。会议表明(当然还有其他内容)你能够用一个面向协议的解决方案替换掉类的层次结构。面向协议的解决方案即一个协议定义和适用于该协议的类型,而类的层次结构即父类和子类的结构。面向协议的解决办法更简单灵活,比如,一个类只能有一个父类,但是一个类型却能适应多种协议。

我们来看看他们在 WWDC 会议上解决的那个问题。一系列的绘图命令都需要被渲染成图像,也要被记录到控制台。通过将绘图命令嵌入协议,任何描述图像的代码都可以用协议的方法来表达。协议扩展使得你能在基础功能上定义新的功能,每一个符合协议的类型都能够自由获取新的功能。

在上面的例子中,协议解决了在多个类型中间共享代码的难题。在 Swift 的标准库中,协议被大量用于集合,并解决了相同的问题。因为 dropFirst 是在 Collection 类型中定义的,所有的集合类型都能自由获取!同样的,太多集合相关的协议和类型,也会使得查找变得困难。这是协议的一个弊端,但在标准库这个例子中,还是优势更多一些。

现在,让我们从实践中得出真知。有一个网络服务的类,它通过 URLSession 从网络中加载实体(实际上,它并不真的加载内容,但是你会感觉是这样):

    class Webservice {
        func loadUser() -> User? {
            let json = self.load(URL(string: "/users/current")!)
            return User(json: json)
        }

        func loadEpisode() -> Episode? {
            let json = self.load(URL(string: "/episodes/latest")!)
            return Episode(json: json)
        }

        private func load(_ url: URL) -> [AnyHashable:Any] {
            URLSession.shared.dataTask(with: url)

            // 略

            return [:] // 来自服务器的内容
        }
    }

以上的代码简短有效,直到我们想要测试 loadUser 和 loadEpisode 的时候,出现了问题。现在我们或者去掉 load,或者用依赖注入的方式传入一个模拟的 URLSession。我们也可以定义一个 URLSession 适用的协议,然后传入一个测试实例。但就此而言,有更简单的解决方法:我们能将变化的部分从 Webservice 中抽离出来,并且写入一个结构类型(我们在 Swift Talk Episode 1 和 Advanced Swift 中对此有详细阐述):

    struct Resource {
        let url: URL
        let parse: ([AnyHashable:Any]) -> A
    }

    class Webservice {
        let user = Resource(url: URL(string: "/users/current")!, parse: User.init)
        let episode = Resource(url: URL(string: "/episodes/latest")!, parse: Episode.init)

        private func load(resource: Resource) -> A {
            URLSession.shared.dataTask(with: resource.url)

            // 异步加载,解析 JSON 等等,仅作为实例,我们直接返回一个空的结果

            let json: [AnyHashable:Any] = [:] // 来自服务器的内容
            return resource.parse(json)
        }
    }

现在,我们能够测试 user 和 episode 而免于虚拟任何内容:他们是简单的结构类型的值。我们还是要测试 load,但是只有一个方法(而不是与资源一一对应)。现在,我们来添加一些协议。

为了不用 parse 函数,我们可以创建一个使用 JSON 初始化类型的协议。

    protocol FromJSON {
        init(json: [AnyHashable:Any])
    }

    struct Resource {
        let url: URL
    }

    class Webservice {
        let user = Resource(url: URL(string: "/users/current")!)
        let episode = Resource(url: URL(string: "/episodes/latest")!)

        private func load(resource: Resource) -> A {
            URLSession.shared.dataTask(with: resource.url)

            // 异步加载,解析 JSON 等等,仅作为实例,我们直接返回一个空的结果

            let json: [AnyHashable:Any] = [:] // should come from the server
            return A(json: json)
        }
    }

上面的代码或许看起来简单多了,但是没那么灵活了。比如,你要如何定义一个包含 User 值数组的资源呢?(在上文面向协议的例子中,这还无法实现,我们需要等到 Swift 4 或者 5 直到它才可能实现)协议让事情变得简单了,但是我认为它并不会为此付出代价,因为它极大地减少了我们创建 Resource 的方式。

虽然我们无法获取 user 和 episode 的 Resource 的类型值,但是我们能将 Resource 创建成拥有 UserResource 和EpisodeResource 结构类型的协议。这可能会很流行,因为在面向协议编程中得到一个类型比得到一个值“感觉棒多了”:

    protocol Resource {
        associatedtype Result
        var url: URL { get }
        func parse(json: [AnyHashable:Any]) -> Result
    }

    struct UserResource: Resource {
        let url = URL(string: "/users/current")!
        func parse(json: [AnyHashable : Any]) -> User {
            return User(json: json)
        }
    }

    struct EpisodeResource: Resource {
        let url = URL(string: "/episodes/latest")!
        func parse(json: [AnyHashable : Any]) -> Episode {
            return Episode(json: json)
        }
    }

    class Webservice {
        private func load(resource: R) -> R.Result {
            URLSession.shared.dataTask(with: resource.url)

            // 异步加载,解析 JSON 等等,仅作为实例,我们直接返回一个空的结果

            let json: [AnyHashable:Any] = [:]
            return resource.parse(json: json)
        }
    }

但是我们批判性地来看,我们真正得到了什么?代码变得冗长、复杂、间接,而且由于关联类型我们很可能最终要定义一个AnyResource。那么得到一个 EpisodeResource 结构比得到一个 episodeResource 值有什么益处么?他们都是全局定义,结构类型中命名是以大写字母开头,而值类型的命名是以小写字母开头,除了这,两者无异,而且你可以给它们都定义命名空间 (为了支持自动完成)。因此,得到一个值显然更简单、代码也更短。

网上还有许多的例子,比如我曾看到一个这样的协议:

    protocol URLStringConvertible {
        var urlString: String { get }
    }

    // 其中一段代码

    func sendRequest(urlString: URLStringConvertible, method: ...) {
        let string = urlString.urlString
    }

这有什么用吗?为什么不移除协议然后直接传入 urlString 呢?这明显简单多了。

又或者只有一个方法的协议:

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

这个观点略有争议:为什么不移除协议,然后再其他地方传入一个函数呢?这明显简单多了!(除非你的协议仅支持类,并且你想得到一个弱引用)。

我可以继续举例论证,但是我希望这个观点已经很明确了,在面向协议编程中,我们通常会有更简单的选择。抽象一点,协议仅仅是实现多态的代码的一种方式,其他很多方式也都可以实现:继承、泛型、值、函数等等。值(比如用 String 替代URLStringConvertible)是最简单的方法;函数(比如用 adapt 替代 RequestAdapter)比值的方式复杂一点,但是仍然很简单;泛型(无约束)也比协议简单。但完整地说,协议通常比类的继承结构要简单。

给你一点启发性的建议,你应该仔细考虑你的协议是塑造数据模型还是行为模型。对数据来说,结构类型可能更简单一点。对复杂的行为来说(比如有多个方法的委托),协议通常会更简单。(标准库中的集合协议有点特殊:它们并不真的描述数据,而是在描述数据处理)

也就是说,尽管协议非常有用,但是不要为了面向协议而使用协议。首先检视你的问题,并且尽可能地尝试用最简单的方法解决。通过问题顺藤摸瓜找到解决办法,不要背道而驰。面向协议编程并没有好坏之分,跟其他的技术(函数编程、面向对象、依赖注入、类的继承)一样,它能解决一些问题,但我们不应盲目,要择其善者而从之。有时候使用协议,但通常还有更简单的方法。






原文发布时间为:2016年12月08日

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