SwiftUI之从前端视角看SwiftUI语言

Posted 2022-02-20 Serendipity·y

一、从 class 迈向 struct，从 class 迈向 function

• 可以将前端框架归纳为几个要素：
• • 元件化；
• • 响应式机制；
• • 状态管理；
• • 事件监听；
• • 生命周期。
• 在写 SwiftUI 的时候总是想到 React 的发展史，最初 React 建立元件的方式是透过 javascript 的 class 语法，每个 React 的元件都是一个类别。

class MyComponent extends React.Component 
  constructor() 
    this.state = 
      name: 'kalan'
    
  
  
  componentDidMount() 
    console.log('component is mounted')
  
  
  render() 
    return <div>my name is this.state.name</div>
  

• 透过类别定义元件虽为前端元件化带来了很大的影响，但也因为繁琐的方法定义与 this 混淆，在 React16 hooks 出现之后，逐渐提倡使用 function component 与 hooks 的方式来建立元件。
• 省去了继承与各种 OO 的花式设计模式，建构元件的心智负担变得更小了。从 SwiftUI 当中，也可以看到类似的演进，原本 ViewController 庞大的 class 以及职责，要负责 view 与 model 的互动，掌管生命周期，转为更轻量的 struct，让开发者可以更专注在 UI 互动上，减轻认知负担。

二、元件状态管理

• React 16 采取了 hooks 来做元件的逻辑复用与状态管理，例如 useState：

const MyComponent = () => 
  const [name, setName] = useState( name: 'kalan' )
  useEffect(() =>  console.log('component is mounted') , [])
  
  return <div>my name is name</div>

• 在 SwiftUI 当中，可以透过修饰符 @State 让 View 也具有类似效果。两者都具备响应式机制，当状态变数发生改变时，React/Vue 会侦测改变并反映到画面当中。虽然不知道 SwiftUI 背后的实作，但背后应该也有类似 diff 机制的东西来达到响应式机制与最小更新的效果。
• 然而 SwiftUI 的状态管理与 React hooks 仍有差异，在 React 当中，可以将 hook 拆成独立的函数，并且在不同的元件当中使用，例如：

function useToggle(initialValue) 
  const [toggle, set] = useState(initialValue)
  const setToggle = useCallback(() =>  set((state) => !state) , [toggle])
  useEffect(() =>  console.log('toggle is set') , [toggle])
  return [toggle, setToggle]

const MyComponent = () => 
  const [toggle, setToggle] = useToggle(false)
  return <button onClick=() => setToggle()>Click me</button>

const MyToggle = () => 
  const [toggle, setToggle] = useToggle(true)
  return <button onClick=() => setToggle()>Toggle, but fancy one</button>

• 在 React 当中，可以将 toggle 的逻辑拆出，并在不同元件之间使用，由于 useToggle 是一个纯函数，因此内部的状态也不会互相影响。
• 然而在 SwiftUI 当中 @State 只能作用在 struct 的 private var 当中，不能进一步拆出。如果想要将重复的逻辑抽出，需要另外使用 @Observable 与 @StateObject 这样的修饰符，另外建立一个类别来处理。

class ToggleUtil: ObservableObject 
  @Published var toggle = false
  
  func setToggle() 
    self.toggle = !self.toggle
  

struct ContentView: View 
  @StateObject var toggleUtil = ToggleUtil()
  var body: some View 
    Button("Text") 
      toggleUtil.setToggle()
    
    if toggleUtil.toggle 
      Text("Show me!")
    
  

• 在这个例子当中把 toggle 的逻辑拆成一个 class 似乎有点小题大作了，不过仔细想想像 React 提供的 hook 功能，让轻量的逻辑共用就算单独拆成 hook 也不会觉得过于冗长，若要封装更复杂的逻辑也可以再拆分成更多 hooks，从这点来看 hook 的确是一个相当优秀的机制。后来看到了 SwiftUI-Hooks，不知道实际使用的效果如何。
• 以 React 来说，在还没有出现 hooks 之前，主要有三个方式来实作逻辑共用：
• • HOC（Higher Order Component）：将共同逻辑包装成函数后返回全新的 class，避免直接修改元件内部的实作，例如早期 react-redux 中的 connect；
• • render props：将实际渲染的元件当作属性（props）传入，并提供必要的参数供实作端使用；
• • children function：children 只传入必要的参数，由实作端自行决定要渲染的元件。

三、Redux 与 TCA

• 受到 Redux 的影响，在 Swift 当中也有部分开发者使用了采用了类似手法，甚至也有相对应的实作 ReSwift 的说明文。从说明文可以看到主要原因，传统的 ViewController 职责暧昧，容易变得肥大导致难以维护，透过 Reducer、Action、Store 订阅来确保单向资料流，所有的操作都是向 store dispatch 一个 action，而资料的改动（mutation）则在 reducer 处理。
• 而最近的趋势似乎从 Redux 演变成了 TCA（The Composable Architecture），跟 Redux 的中心思想类似，更容易与 SwiftUI 整合，比较不一样的地方在于以往涉及 side effect 的操作在 Redux 当中会统一由 middleware 处理，而在 TCA 的架构中 reducer 可以回传一个 Effect，代表接收 action 时所要执行的 IO 操作或是 API 呼叫。
• 既然采用了类似 redux 的手法，不知道 SwiftUI 是否会遇到与前端开发类似的问题，例如 immutability 确保更新可以被感知；透过优化 subscribe 机制确保 store 更新时只有对应的元件会更新；reducer 与 action 带来的 boilerplate 问题。
• 虽然 Redux 在前端仍然具有一定地位，也仍然有许多公司正在导入，然而在前端也越来越多弃用 Redux 的声音，主要因为 redux 对 pure function 的追求以及 reducer、action 的重复性极高，在应用没有到一定复杂程度之前很难看出带来的好处，甚至连 Redux 作者本人也开始弃坑 redux 了 4。与此同时，react-redux 仍然有在持续更新，也推出了 redux-toolkit 来试图解决导入 redux 时常见的问题。
• 取而代之的是更加轻量的状态管理机制，在前端也衍生出了几个流派：
• • GraphQL → 使用 apollo 或是 relay；
• • react-query；
• • react-swr；
• • recoil；
• • jotai。

四、全域状态管理

• 在全域状态管理上，SwiftUI 也有内建机制叫做 @EnvrionmentObject，其运作机制很像 React 的 context，让元件可以跨阶层存取变数，当 context 改变时也会更新元件：

class User: ObservableObject 
  @Published var name = "kalan"
  @Published var age = 20

struct UserInfo: View 
  @EnvironmentObject var user: User
  var body: some View 
    Text(user.name)
    Text(String(user.age))
  

struct ContentView: View 
 var body: some View 
  UserInfo()
    

ContentView().envrionmentObject(User())

• 从上面这个范例可以发现，不需要另外传入 user 给 UserInfo，透过 @EnvrionmentObject 可以拿到当前的 context。转换成 React 的话会像这样：

const userContext = createContext()
const UserInfo = () => 
  const  name, age  = useContext(userContext)
  return <>
    <p>name</p>
    <p>age</p>
  </>

const App = () => 
  <userContext.Provider value= user: 'kalan', age: 20 >
    <UserInfo />
  </userContext.Provider>

• React 的 context 可让元件跨阶层存取变数，当 context 改变时也会更新元件。虽然有效避免了 prop drilling 的问题，然而 context 的存在会让测试比较麻烦一些，因为使用 context 时代表了某种程度的耦合。

五、响应机制

• 在 React 当中，状态或是 props 有变动时都会触发元件更新，透过框架实作的 diff 机制比较后反映到画面上。在 SwfitUI 中也可以看到类似的机制：

struct MyView: View 
  var name: String
  @State private var isHidden = false
  
  var body: some View 
    Toggle(isOn: $isHidden) 
      Text("Hidden")
    
    Text("Hello world")
    
    if !isHidden 
      Text("Show me \\(name)")
    
  

• 一个典型的 SwiftUI 元件是一个 struct，透过定义 body 变数来决定 UI。跟 React 相同，它们都只是对 UI 的抽象描述，透过比对资料结构计算最小差异后，再更新到画面上。
• @State 修饰符可用来定义元件内部状态，当状态改变时会更新并反映到画面中。在 SwiftUI 当中，属性（MyView 当中的 name）可以由外部传入，跟 React 当中的属性（props）类似。

// 在其他 View 当中使用 MyView
struct ContentView: View 
  var body: some View 
    MyView(name: "kalan")
  

• 用 React 改写这个元件的话会像这样：

const MyView = ( name ) => 
  const [isHidden, setIsHidden] = useState(false)
  return <div>
    <button onClick=() => setIsHidden(state => !state)>hidden</button>
    <p>Hello world</p>
    isHidden ? null : `show me $name`
  </div>

• 在撰写 SwiftUI 时会发现这跟以往用 UIKit、UIController 的开发方式不太一样。

六、列表

• SwiftUI 与 React 当中都可以渲染列表，而撰写的方式也有雷同之处。在 SwiftUI 当中可以这样写：

struct TextListView: View 
  var body: some View 
    List 
      ForEach([
        "iPhone",
        "android",
        "Mac"
      ], id: \\.self)  value in
        Text(value)
      
    
  

• 转成 React 大概会像这样子：

const TextList = () => 
  const list = ['iPhone', 'Android', 'Mac']
  
  return list.map(item => <p key=item>item</p>)

• 在渲染列表时为了确保效能，减少不必要的比对，React 会要求开发者提供 key，而在 SwiftUI 当中也有类似的机制，开发者必须使用叫做 Identifiable[11] 的 protocol，或是显式地传入 id。

七、Binding

• 除了将变数绑定到画面之外，也可以将互动绑定到变数之中。例如在 SwiftUI 当中我们可以这样写：

struct MyInput: View 
  @State private var text = ""
  var body: some View 
    TextField("Please type something", text: $text)
  

• 在这个范例当中，就算不监听输入事件，使用 $text 也可以直接改变 text 变数，当使用 @State 时会加入 property wrapper，会自动加入一个前缀 $，型别为 Binding。
• React 并没有双向绑定机制，必须要显式监听输入事件确保单向资料流。不过像 Vue、Svelte 都有双向绑定机制，节省开发者手动监听事件的成本。

八、Combine 的出现

• 虽然我对 Combine 还不够熟悉，但从官方文件与影片看起来，很像RxJS 的 Swift 特化版，提供的 API 与操作符大幅度地简化了复杂资料流。这让我想起了以前研究 RxJS 与 redux-observable 各种花式操作的时光，真令人怀念。

九、总结

• 前文提到那么多，然而网页与手机开发仍然有相当大的差异，其中对我来说最显著的一点是静态编译与动态执行。动态执行可以说是网页最大的特色之一。
• 只要有浏览器，JavaScript、html、CSS，不管在任何装置上都可以成功执行，网页不需要事先下载 1xMB ~ 几百 MB 的内容，可以动态执行脚本，根据浏览的页面动态载入内容。
• 由于不需要事先编译，任何人都可以看到网页的内容与执行脚本，加上 HTML 可以 streaming 的特性，可以一边渲染一边读取内容。难能可贵的一点是，网页是去中心化的，只要有伺服器、ip 位址与网域，任何人都可以存取网站内容；而 App 如果要上架必须事先通过审查。
• 不过两者的生态圈与开发手法有很大的不同，仍然建议参考一下彼此的发展，就算平时不会碰也没关系，从不同的角度看往往可以发现不同的事情，也可以培养对技术的敏锐度。