聊聊Swift 中 key paths 的能力
前言
自從 swift 剛開始就被設計為是編譯時安全和靜態類型后，它就缺少了那種我么經常在運行時語言中的動態特性，比如 Object-C, Ruby 和 JavaScript。舉個例子，在 Object-C 中，我們可以很輕易的動態去獲取一個對象的任意屬性和方法 - 甚至可以在運行時交換他們的實現。
雖然缺乏動態性正是 Swift 如此強大的一個重要原因 - 它幫助我們編寫更加可以預測的代碼以及更大的保證了代碼編寫的準確性�, 但是有的時候，能夠編寫具有動態特性的代碼是非常有用的。
值得慶幸的是，Swift 不斷獲取越來越多的更具動態性的功能，同時還一直把它的關注點放在代碼的類型安全上。其中的一個特性就是 KeyPath。這周，就讓我們來看看 KeyPath 是如何在 Swift 中工作的，并且有哪些非?？岱浅Ｓ杏玫氖虑榭梢宰屛覀內プ?。
基礎
key paths 基本上讓我們將任何實例屬性引用為單獨的值。因此，它們可以通過表達式傳遞，并使一段代碼能夠獲取或設置一個屬性而無需實際了解該屬性。
Key paths 有三種主要變種：
- KeyPath：提供對屬性的只讀訪問權限。
- WritableKeyPath: 提供對具有值語義的可變屬性的讀寫訪問權限(因此所討論的實例也需要是可變的，以便允許的寫入)。
- ReferenceWritableKeyPath: 只能與引用類型(例如類的實例)一起使用，并為任何可變屬性提供讀寫訪問權限。
還有一些額外的 key paths 類型，即可以減少內部代碼復制并幫助類型擦除，但我們將專注于本文中的主要類型。
讓我們深入查看如何使用 key paths，是什么讓他們有趣和潛在的強大。
功能表達
假設我們正在構建一個應用程序，讓用戶讀取來自 Web 的文章，并且我們有一個用來代表一個這樣的文章的 Article 模型，看起來像這樣：
- struct Article {
- let id: UUID
- let source: URL
- let title: String
- let body: String
- }
每當我們使用這些模型的數組時，希望從每個型號中提取一個數據來形成一個新數組 —— 例如在以下兩個示例中，我們正在收集所有 ID 和所有文章的來源：
- let articleIDs = articles.map { $0.id }
- let articleSources = articles.map { $0.source }
雖然上面完全有效，因為我們僅僅對從每個實例提取單個值有興趣，但我們真的不需要閉包的全部能力，因此使用 key paths 可能非常適合。
我們將首先擴展 Sequence 來添加 map 的重載，該 map 采用 key paths 而不是閉包。由于我們只對此用例的只讀屬性訪問感興趣，因此我們將使用標準的 KeyPath，并且實際執行數據提取，我們將使用與給定鍵路徑的子項作為參數使用，如下所示：
- extension Sequence {
- func map<T>(_ keyPath: KeyPath<Element, T>) -> [T] {
- return map { $0[keyPath: keyPath] }
- }
- }
- 注意：如果您使用的 Swift 5.2 或更高版本，則不再需要上述擴展，因為現在可以將 key paths 自動轉換為函數。
通過以上擴展，我們現在能夠使用一個非常好的和簡單的語法來從任何序列中的每個元素中提取單個值，使得可以從之前轉換我們的示例：
- let articleIDs = articles.map(\.id)
- let articleSources = articles.map(\.source)
這是非常酷的，但是，當 key paths 真正開始發光時，它們用于形成稍微復雜的表達式，例如在排序一系列值時。
標準庫能夠自動對包含 Sortable 元素的任何序列進行排序，但對于所有其他類型，我們必須提供自己的排序閉包。但是，使用 key paths，我們可以通過基于 Comparable 的 key patsh 輕松添加用于對任何序列進行排序的支持。就像之前一樣，我們將在序列 Sequence 協議中添加一個擴展，將給定 key paths 轉換為排序表達式閉包：
- extension Sequence {
- func sorted<T: Comparable>(by keyPath: KeyPath<Element, T>) -> [Element] {
- return sorted { a, b in
- return a[keyPath: keyPath] < b[keyPath: keyPath]
- }
- }
- }
使用上面的擴展，我們現在能夠快速且輕松地對任何序列進行排序，只需給出我們想要排序的 key paths。如果我們正在構建任何形式的可排序列表的應用程序 —— 例如包含播放列表的音樂應用程序 —— 這非常方便，因為我們現在自由地對我們的列表進行排序，甚至是嵌套的)：
- playlist.songs.sorted(by: \.name)
- playlist.songs.sorted(by: \.dateAdded)
- playlist.songs.sorted(by: \.ratings.worldWide)
這樣做的似乎只是簡單地添加了一個語法糖，但可以制作一些更復雜的代碼處理的序列同時更容易閱讀，并且還可以幫助減少代碼復制，因為我們現在能夠為任何屬性重用相同的排序代碼。
不需要實例
雖然適量的語法糖很好，但是關鍵路徑的真正的威力來自于，它可以讓我們引用屬性而不必與任意的實例相關聯。延續使用之前的音樂主題，假設我們正在開發一個展示歌曲列表的 App - 并且在 UI 中為這個列表配置 UITableViewCell，我們使用如下的配置類型:
- struct SongCellConfigurator {
- func configure(_ cell: UITableViewCell, for song: Song) {
- cell.textLabel?.text = song.name
- cell.detailTextLabel?.text = song.artistName
- cell.imageView?.image = song.albumArtwork
- }
- }
再次聲明，上面的代碼沒有一點問題，但是我們期望以這樣的方式渲染其他的模型的概率非常的高(非常多的 tableView 的 cells 嘗試著去渲染標題，副標題以及圖片而不用去管他們代表的是什么模型)- 因此讓我們看看，我們能否用關鍵路徑的威力去創建一個共享的配置實現，讓他可以被任意的模型使用。
讓我們創建一個名叫 CellConfigurator 的泛型，然后因為我們想要用不同的模型去渲染不同的數據，所以我們將會給它提供一組基于關鍵路徑的屬性 - 我們先渲染其中的一個數據:
- struct CellConfigurator<Model> {
- let titleKeyPath: KeyPath<Model, String>
- let subtitleKeyPath: KeyPath<Model, String>
- let imageKeyPath: KeyPath<Model, UIImage?>
- func configure(_ cell: UITableViewCell, for model: Model) {
- cell.textLabel?.text = model[keyPath: titleKeyPath]
- cell.detailTextLabel?.text = model[keyPath: subtitleKeyPath]
- cell.imageView?.image = model[keyPath: imageKeyPath]
- }
- }
上面的實現優雅的地方在于，我們現在可以為每個模型定制我們的 CellConfigurator，使用相同的輕量的關鍵路徑語法，如下所示:
- let songCellConfigurator = CellConfigurator<Song>(
- titleKeyPath: \.name,
- subtitleKeyPath: \.artistName,
- imageKeyPath: \.albumArtwork
- )
- let playlistCellConfigurator = CellConfigurator<Playlist>(
- titleKeyPath: \.title,
- subtitleKeyPath: \.authorName,
- imageKeyPath: \.artwork
- )
就像標準庫中的 map 和 sorted 等函數的操作一樣，我們曾經可能會使用閉包去實現 CellConfigurator。然而，通過關鍵路徑，我們能夠使用一個非常好的語法去實現它 - 并且我們也不需要任何的訂制化的操作去不得不通過模型實例去處理 - 使它們變得更加的簡單，更加的具有說服力。
轉化為函數
目前為止，我們僅僅使用關鍵路徑來讀取值 - 現在讓我們看看我們如何使用它們來動態的寫值。在很多不同的代碼中，我們常常可以見到一些像下面的代碼一樣的列子 - 我們通過這段代碼來加載一系列的事項，然后在 ListViewController 中去渲染它們，然后當加載操作完成后，我們會簡單的將加載的事項賦值給視圖控制器中的屬性。
- class ListViewController {
- private var items = [Item]() { didSet { render() } }
- func loadItems() {
- loader.load { [weak self] items in
- self?.items = items
- }
- }
- }
讓我們看看，通過關鍵路徑賦值能否讓上面的語法簡單一點，并且能夠移除我們經常使用的 weak self 的語法(如果我們忘記對 self 的引用前加上 weak 關鍵字的話，那么就會產生循環引用)。
既然所有上面我們做的事情都是獲取傳遞給我們閉包的值，并將它賦值給視圖控制器中的屬性 - 那么如果我們真的能夠將屬性的 setter 作為函數傳遞，會不會很酷呢?這樣我們就可以直接將函數作為完成閉包傳遞給我們的加載方法，然后所有的事情都會正常執行。
為了實現這一目標，首先我們先定義一個函數，讓任意的可寫的轉化為一個閉包，然后為關鍵路徑設置屬性值。為此，我們將會使用 ReferenceWritableKeyPath 類型，因為我們只想把它限制為引用類型(否則的話，我們只會改變本地屬性的值)。給定一個對象，以及給這個對象設置關鍵路徑，我們將會自動將捕獲的對象作為弱引用類型，一旦我們的函數被調用，我們就會給匹配關鍵路徑的屬性賦值。就像這樣:
- func setter<Object: AnyObject, Value>(
- for object: Object,
- keyPath: ReferenceWritableKeyPath<Object, Value>
- ) -> (Value) -> Void {
- return { [weak object] value in
- object?[keyPath: keyPath] = value
- }
- }
使用上面的代碼，我們可以簡化之前的代碼，將弱引用的 self 去除，然后用看起來非常簡潔的語法結尾：
- class ListViewController {
- private var items = [Item]() { didSet { render() } }
- func loadItems() {
- loader.load(then: setter(for: self, keyPath: \.items))
- }
- }
非?？嵊袥]有!或許它還能變得更加的酷，當上面的代碼跟更加先進的函數式編程思想結合在一起的時候，如組合函數 - 因此我們現在可以將多個 setter 函數和其他的函數鏈接在一起使用。在接下來的文章中，我們將介紹函數式編程和組合函數。
總結
首先，看起來如何以及何時去使用 swift 關鍵路徑這樣的功能有點困難，并且很容易將它們看做是簡單的語法糖。能夠使用更加動態的方法去引用屬性是一件非常強大的事情，即使閉包通常可以做很多類似的事情，但是輕量的語法以及關鍵路徑的聲明，都使他們能夠成為處理非常多種類的數據的好的匹配。
