为什么在Swift中协议优于类？

Question

通过观看苹果提供的视频教程，似乎Swift是面向协议编程语言，苹果鼓励程序员使用协议而非类。 但就我个人看来，我没有看到协议的明显优势。类可以符合协议，但它们也可以继承自超类。我们可以为协议添加扩展，但我们也可以为类添加扩展。我们可以在符合协议的类中实现函数，但我们也可以在子类中覆盖函数。 我仍然困惑为什么我们需要使用协议而不是类。以及何时应该使用协议而不是类？

- beasone

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这是我的例子：如果我们有一个从Vehicle继承而来的Car和一个从BuildingMaterial继承而来的Wood，并且我们想要为Car和Wood添加burn方法，那么协议将是最合适的选择。 - tktsubota

我不确定你指的是哪个视频，但是WWDC 2015年的面向协议编程详细描述了协议的优点。 - Rob

Answer 1

类和协议是不同的概念。协议跨越类树，将一个或多个具有不同继承关系的类连接起来。

更简单地说：

• "class" 定义一个对象是什么。
• "protocol" 定义了对象具有的行为。

因此，你可以有一个名为 Car 的类:

class Car {
    var bodyStyle : String
}

和一个名为Color的类:

class Color {
    var red : Int
    var green : Int
    var blue : Int
}

现在，颜色和汽车似乎完全无关，但是，假设我想轻松将它们中的任何一个转换为字符串，以便进行调试：

print(Car(...))

或

print(Color(...))

为了达到这个目的，Swift语言定义了协议CustomStringConvertible，因此我们可以声明一个汽车可以通过使用该协议进行打印：

extension Car : CustomStringConvertible {
    var description : String { get { return "Car: \(bodyStyle)" } }
}

还有一个颜色：

extension Color : CustomStringConvertible {
    var description : String { get { return "Color: \(red) \(green) \(blue)" } }
}

所以，在此之前，我可能需要为每个类编写一个打印方法，现在只需要一个类似于以下内容的打印方法：

func print(data:CustomStringConvertible) {
    let string = data.description
    ... bunch of code to actually print the line
}

这是可能的，因为声明一个类实现协议就是承诺我可以使用该协议的方法，知道它们已经被实现并且（大概）做了期望的事情。

- David Berry

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但是在 ObjC 中，您不也能够符合多个协议吗？Swift 有什么不同呢？ - mfaani

Answer 2

让我们以一个下载的例子来说明。

你有一个基类FileDownloadModel，并且有3个子类AudioFileDownloadModel、VideoFileDownloadModel和ImageDownloadModel。

你有一个DownloadManager，它接收FileDownloadModel作为输入，并使用该模型的urlToDownload属性来下载文件。

后来你被告知还有一种类型的模型即将到来，但它是UserDownloadModel，是User的一个子类，而不是FileDownloadModel。

现在这种情况变得很难处理，因为你需要改变很多代码来实现下载方法。

协议导向编程如何帮助你：

1. 创建一个名为DownloadingFileProtocol的协议，并添加所需的方法和属性以用于下载文件。例如：urlToDownload、pathToSave、extension等。
2. 在FileDownloadModel和UserDownloadModel中实现相同的协议。其中的好处是，在UserDownloadModel中你不必改变太多的代码。你只需要实现来自DownloadingFileProtocol的方法即可。
3. 如果又出现了一个新的实体，你就不需要改变任何代码。相反，你只需实现协议方法即可。
4. 现在你的DownloadManager可以接收一个DownloadingFileProtocol作为输入，而不是具体的模型。此外，通过让任何模型采用该协议，现在你可以使任何模型“可下载”了。

- Manoj

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为什么不直接创建一个DownloadingFile类，而不是协议？这样有什么区别吗？FileDownloadModel和UserDownloadModel将成为DownloadingFile类的子类。 - venndi

Answer 3

主要是类型层次结构。假设您有一个表示“GlowingRedCube”的对象，但希望将该类型用于许多通用代码，该代码关心以下事项：

- 不同的形状 - `Cube` 扩展 `Shape` - 不同的颜色 - `Red` 扩展 `Colorful` - 不同类型的照明 - `Glowing` 扩展 `Illuminated`

您可能会遇到麻烦。您可以选择一个基类并添加专业化：`GlowingRedCube` 扩展 `GlowingCube` 扩展 `Shape`，但那样你就得到了一个非常宽的类集，并且一套不灵活的东西（如果您想制作一个 `SoftRedCube`，但保留您为现有红立方体定义的任何方法，该怎么办？）

您可以只有一个 `Cube` 并使照明和形状成为属性，但是这样您将无法得到良好的编译器类型检查：如果您有一个 `Room.lightUp()` 方法并必须传递一个 `Cube`，则需要检查该类型是否包括任何照明！如果您只能传递 `Illuminated`，那么编译器在您尝试时立即停止。

协议允许您将此分离：`GlowingRedCube` 可以实现 `Illuminated` 协议、`Colorful` 协议和 `Shape` 协议。由于协议扩展，您可以包括功能的默认实现，因此您无需选择要将其附加到的层次结构级别。

struct GlowingRedCube: Shape, Colorful, Illuminated {
 // ..
}

有效地，协议允许你将行为附加到一个对象上，而不管该对象做了什么。这正是它们被用于委托和数据源协议的原因：即使你大多数情况下都将它们附加到 ViewController, 底层对象也不相关，因此你可以灵活地实现。

然而，在Swift中使用协议远不止这些基础内容: 它们非常强大，因为它们可以附加到许多不同的代码结构: 类、结构体和枚举。这使你真正能够采用面向协议的编程方式。有一段很棒的视频介绍了这种方法，来自去年的 WWDC，但首先自己尝试一些不同的对象结构，以便更好地理解问题。

- Ian Barber

Answer 4

通过协议，一个类/结构体可以被用作不同的事情。例如，String 结构体符合很多协议！

Comparable
CustomDebugStringConvertible
Equatable
ExtendedGraphemeClusterLiteralConvertible
Hashable
MirrorPathType
OutputStreamType
Streamable
StringInterpolationConvertible
StringLiteralConvertible
UnicodeScalarLiteralConvertible

这意味着String可以用作11种不同的东西！当一个方法需要以上任何一种协议作为参数时，您可以传递一个字符串。

“但我可以创建一个拥有所有协议方法的大类！”你争辩道。请记住，在Swift中，您只能从一个类继承，并且多重继承使用起来非常危险，可能会使您的代码变得超级复杂。

此外，使用协议，您可以定义类的自定义行为。String的hashcode方法与Int的方法不同。但它们都与此函数兼容：

func doStuff(x: Hashable) {

}

这就是协议的真正奇妙之处。

最后但并非最不重要的，协议有意义。协议代表了一种“是一种”或“可以用作”的关系。当X可以用作Y时，X符合协议Y是有意义的，对吧？

- Sweeper