Swift: 带有关联类型的协议是什么样的？

swiftlab

2019-06-20

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作者：Natasha The Robot，原文链接，原文日期：2016-07-28
译者：jseanj；校对：saitjr；定稿：CMB

最近我做了一个关于带有关联类型的协议（PATs, Protocols with Associated Types）的演讲，我本来还觉得观众对这个已经耳熟能详了，但事实却相反。

很多人并不知道 PATs 是什么——这我应该预料到的，因为我自学就用了一段时间。因此我想当面讲解下，尤其是这些东西比较难理解，而且我也没能找到很好的解释。

Gwendolyn Weston 在东京 try! Swift 大会上给出的解释对我很有帮助（视频在这）。因此文中的示例是受她的演讲启发。Pokemon 将会出现...

在 PATs 之前

目前我在 Pokemon Go 中是 9 级，我听说（感谢我的私人教练 @ayanonagon）所有的 Pokemon 有一些共同的特征，比如攻击能力。

对于从 Objective-C 或者其他面向对象语言迁移过来的人来说，使用一个具有所有共同功能的 Pokemon 子类是吸引人的。由于每一个 Pokemon 具有不同的攻击能力——光、水或者火等等——我们可以在我们的子类中使用泛型。

// 我们必须确保泛型 Power 有初始化方法
protocol Initializable {
    init()
}
 
// Pokemon 子类
// 每一个 Pokemon 有一个不同的 Power, 
// 因此 Power 是泛型
class Pokemon<Power: Initializable> {
    
    func attack() -> Power {
        return Power()
    }
}

此时，我们有不同的 Power 类型：

struct ?: Initializable { // 实现 }
struct ?: Initializable { // 实现 }
struct ?: Initializable { // 实现 }

现在，其他的 Pokemon 可以从我们的 Pokemon 基类继承，然后他们自动的包含了攻击方法！

class Pikachu: Pokemon<?> {}
class Vaporeon: Pokemon<?> {}
 
let pikachu = Pikachu()
pikachu.attack() // ?
 
let vaporeon = Vaporeon()
vaporeon.attack() // ?

问题是我们使用的是继承。如果你看了 Dave Abrahams 在 WWDC 上的 Swift 中面向协议编程，你现在的脑海里看到的应该是 Crusty 的脸...

使用继承的问题是虽然刚开始的意图是好的，但最终随着意外的发生事情会变得越来越糟（比如 Pokemon Eggs 不能攻击）。为了大家更好的理解，我强烈推荐大家读读 Matthijs Hollemans 的 Mixins and Traits in Swift 2.0。

毕竟，就像 Dave Abrahams 所说的，Swift 是一门面向协议的语言，所以我们需要改变面向对象的思维模式。

你好，PATs

让我们用 PATs 来代替继承！相比于继承所有东西，我们可以创建一个专注于 Pokemon 攻击能力的协议。记住，由于每一个 Pokemon 有不同的 Power，因此我们需要把它变成泛型。

protocol PowerTrait {
    // 就是这样！关联类型只是协议中表示泛型的一种语法
    associatedtype Power: Initializable
    
    func attack() -> Power
}
 
extension PowerTrait {
    // 通过协议扩展，我们现在有一个默认的攻击方法 
    func attack() -> Power {
        return Power()
    }
}

现在，每一个遵循 PowerTrait 协议的 Pokemon 不必继承就会具有攻击能力了。

struct Pikachu: PowerTrait {
    // 由于我们使用的是默认的攻击方法，就像在继承时我们指定了泛型一样，我们也必须指定关联类型的类型
    // 注意，这仍然被称为 typealias，但是在 Swift 的未来版本中会变成 associatedtype
    associatedtype Power = ?
}
let pikachu = Pikachu()
pikachu.attack() //?
 
struct Vaporeon: PowerTrait {
    // 当 attack 方法被重写后，
    // 基于方法标识，? 会被推断为关联类型
    func attack() -> ? {
        // 自定义的攻击逻辑
        return ?()
    }
}
let vaporeon = Vaporeon()
vaporeon.attack() //?