什么是 Swift 中的面向协议编程？它带来了什么附加价值？

Posted 2023-03-15

【中文标题】什么是 Swift 中的面向协议编程？它带来了什么附加价值？

【英文标题】：What is Protocol Oriented Programming in Swift? What added value does it bring?

【发布时间】：2016-05-30 16:40:20

【问题描述】：

来自 Apple 自己的网站：“Swift 设计的核心是两个非常强大的想法：面向协议的编程和一流的价值语义。”

谁能详细说明什么是面向协议的编程，它带来了什么附加值？

我已经阅读了this 并观看了 Swift 中的面向协议编程video，但是来自 Objective-C 的背景仍然没有理解它。我恳请非常简单的英文答案以及代码 sn-ps 和有关它与 Objective-C 有何不同的技术细节。

一个我的困惑是使用<tableViewDelegate, CustomDelegate> 难道我们不能也符合Objective-C 中的多个协议吗？那么 Swift 又是如何新的呢？

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编辑：见Protocol-Oriented Views 视频。我发现这个视频更基础，更容易掌握有意义的用例。 WWDC 视频本身有点高级，需要更多的广度。此外，这里的答案有些抽象。

【问题讨论】：

它（几乎）与 Java 中的 interfaced based programming 相同。

观看Crusty

@vadian 这与他在问题中引用的视频完全相同。但是，该视频对这个主题的介绍是如此容易理解，以至于我不清楚你如何观看它并提出这些问题。

@asma22 “协议”的含义没有区别。 Swift 只是为协议添加了新特性（协议扩展、协议泛型等），但它与 ObjC 中的“协议”的含义基本相同。

IMO 这个问题和答案非常有用。当伟大的问题因为被认为不适合 SO 而被关闭时，这是一种耻辱。

【参考方案1】：

前言：POP 和 OOP 不是相互排斥的。它们是密切相关的设计范式。

POP优于OOP的主要方面是首选composition over inheritance。这样做有几个好处。

在大型继承层次结构中，祖先类倾向于包含大部分（通用）功能，而叶子类只做出很小的贡献。这里的问题是祖先类最终做了很多事情。例如，Car 驾驶、存储货物、安排乘客、播放音乐等。这些功能各不相同，但它们都不可分割地归入Car 类。 Car 的后代，例如Ferrari、Toyota、BMW 等，都对该基类进行了最小的修改。

这样做的结果是减少了代码重用。我的BoomBox 也播放音乐，但它不是汽车。无法从 Car 继承音乐播放功能。

相反，Swift 鼓励将这些大型单体类分解为更小的组件的组合。然后可以更轻松地重用这些组件。 Car 和BoomBox 都可以使用MusicPlayer。

Swift 提供了多种功能来实现这一点，但目前最重要的是协议扩展。它们允许协议的实现与其实现类分开存在，因此许多类可以简单地实现该协议并立即获得其功能。

【讨论】：

1：在 objc 中...每个协议都将应用于其委托。就像你说这个协议的名字是

某些核心类型的命名已简单更改。 Foundation Frameworks 的 (NS* / UI*) 协议倾向于保持它们以前的命名。委托模式仍然存在。

@asma22 仅仅因为它是可能的，并不意味着它是流行的惯例。 Swift 的设计者利用开发新语言的机会重新思考他们想要采用的设计模式。有关协议扩展的更多信息，请阅读developer.apple.com/library/ios/documentation/Swift/Conceptual/…

我建议您通读整个语言指南。它写得很好，并且会比我能更好地回答许多这类问题

@Alexander 我认为上面的 OOP 框架侧重于单继承。使用多重继承，mixin 和功能可以非常小，并导致大小适中的可测试叶子类，而无需始终实现完整的接口。从这个角度来看，POP 和 OOP 似乎可以顺利并驾齐驱。

【参考方案2】：

令我惊讶的是，没有一个答案提到 POP 中的值类型。

要了解什么是面向协议编程，您需要了解面向对象编程的缺点。

它（Objc）只有一个继承。如果我们有非常复杂的继承层次结构，底层类可能有很多不必要的状态要持有。 它使用作为引用类型的类。引用类型可能会导致代码不安全。例如在修改引用类型时处理它们的集合。

在 swift 中进行面向协议的编程时：

它可以符合多种协议。 它不仅可以用于类，还可以用于结构和枚举。 它具有协议扩展，可为符合协议的所有类型提供通用功能。 它更喜欢使用值类型而不是引用类型。看看标准的 swift 库here，你会发现大多数类型都是值类型的结构。但这并不意味着你根本不使用类，在某些情况下，你必须使用类。

因此，面向协议的编程只不过是另一种试图解决 OOP 缺点的编程范式。

【讨论】：

1. OOP 可以通过多重继承来完成，就像 C++ 所做的那样，2. 存在促进 POP 的结构，因此它们缺乏 OOP 是无关紧要的。枚举也可以由类实现。 3. OOP 中可以进行协议扩展/混合。

@AlexanderMomchliov 1. 是的，同意，但是一些流行的语言不能像 c#、Java 等那样具有多重继承。这是苹果的事情，所以我主要区别于 Objc 2。来自 Protocol-Oriented 的视频用 Swift 编程，它清楚地展示了为什么 Apple 更喜欢类型值而不是引用值。所以结构或枚举符合协议是合理的，许多语言不能做到这一点。 3. 协议扩展不仅仅是扩展，您还可以在不使用继承的情况下给出方法的默认实现，以减少重复代码。如果我不正确，请告诉我。

【参考方案3】：

在 Objective C 中，协议与大多数语言中的接口相同。所以在Objective C协议中的使用仅限于SOLID原则“依赖抽象。不依赖具体。”

在 Swift 中，协议得到了如此严重的改进，因为它们仍然可以用作接口，实际上它们更接近于类（如 C++ 中的Abstract classes）

在 Objective C 中，在类之间共享功能的唯一方法是继承。你可以继承唯一的 one 父类。在 Swift 中，您还可以采用任意数量的协议。由于 Swift 中的协议可以有默认方法实现，它们为我们提供了一个功能齐全的 Multiple inheritance。更大的灵活性，更好的代码重用 - 太棒了！

结论：

面向协议编程与OOP大体相同，但它更加关注功能共享，不仅通过继承，还通过协议采用 (Composition over inheritance)。

值得一提的是，C++ 中的抽象类与 Swift 中的协议非常相似，但没有人说 C++ 支持某种特定类型的 OOP。所以在general中，如果我们谈论编程范式，POP 是 OOP 的一种版本。 For Swift POP 是 OOP 的改进版本。

【讨论】：

我理解你所说的部分内容。并感谢***链接。这很棒。所以你是说协议这个词在两​​种语言中没有相似的含义？对于Objective-C，我们不是也可以让我们的viewcontroller类符合多种协议吗？扩展其功能？我不明白其中的区别。请您详细说明一下

我认为您已经掌握了主要思想。在 Objective C 中，协议与大多数语言中的interface 相同。在 Swift 中，协议得到了如此严重的改进，因为它们仍然可以用作接口，实际上它们更接近于类（如 C++ 中的Abstract classes）。

您能否投票支持重新提出问题？我相信现在已经消除了歧义

【参考方案4】：

添加到上面的答案

Protocol 是一个接口，其中声明了方法和属性的签名，并且枚举的任何子类/结构/枚举都必须遵守约定，这意味着它们必须实现声明的所有方法和属性在超类协议中。

使用协议的原因

类提供单一继承，而结构不支持继承。因此引入了协议。

扩展 协议内部声明的方法可以在扩展内部实现，以避免在多个具有相同方法实现的类/结构中继承协议时代码的冗余。我们可以通过简单地声明 struct/enums 的对象来调用该方法。即使我们可以将扩展限制为一个类列表，只有受限类才能使用扩展内部实现的方法，而其他类必须实现自己类内部的方法。

示例

protocol validator

    var id : String get 
    func capitialise()-> (String)



extension validator where Self : test
    func capitialise() -> String
        return id.capitalized
    


class test : validator 

    var id: String

    init(name:String) 
        id = name
    


let t = test(name: "Ankit")
t.capitialise()

什么时候使用 在OOP中假设我们有一个车辆基类，它被飞机、自行车、汽车等继承。这里break，加速可能是三个子类的通用方法，但不是flyable方法的飞机。因此，如果我们也在 OOP 中声明 flyable 方法，那么 bike 和 car 子类也有继承 flyable 方法，这对这些类没有用处。因此，在 POP 中，我们可以声明两种协议，一种用于可飞行物体，另一种用于中断和加速方法。并且flyable协议可以限制为只能由飞机使用

【参考方案5】：

面向协议的编程（POP）

从 Swift 2.0 开始 类 (OOP) 是引用类型 内存泄漏、存储的数据不正确、在复杂的多线程环境中访问的竞争条件 可以通过在链时继承超类的成员来变大 结构（POP） 是值类型 - 每次在需要时制作新副本 提供多继承 - 继承协议 协议： 定义需要哪些方法、属性和初始化 继承另一个协议 不必使用override关键字来实现协议功能 扩展： 默认值和 协议的默认实现 可以添加额外的成员到 协议

【参考方案6】：

面向协议的编程（POP）

协议优先方法

协议作为 OOP 概念的关键点。抽象、继承、多态、封装。 作为 SOLID^[About] 基础的协议 协议而不是类层次结构树。很难支持类继承。此外，它还会对性能产生一些影响 类/结构可以实现

多个

协议（一种多重继承） 组合优于继承。

extension MyClass: MyProtocol 

默认方法。所有实施者的共享实施

extension MyProtocol 
    func foo() 
        //logic
    

协议继承。一个协议可以扩展另一个协议。协议一的实现者应该实现第一和第二协议的所有内容

protocol ProtocolB: ProtocolA 

值类型实现协议（照常引用类型）^[About]