SwiftUI学习（一）
总览
如果你想要入门 swiftui 的使用，那 apple 这次给出的绝对给力。这个教程提供了非常详尽的步骤和说明，网页的交互也是一流，是觉得值得看和动手学习的参考。
不过，swiftui 中有一些值得注意的细节在教程里并没有太详细提及，也可能造成一些困惑。这篇文章以我的个人观点对教程的某些部分进行了补充说明，希望能在大家跟随教程学习 swiftui 的时候有点帮助。这篇文章的推荐阅读方式是，一边参照 swiftui 教程实际动手进行实现，一边在到达对应步骤时参照本文加深理解。在下面每段内容前我标注了对应的教程章节和链接，以供参考。
在开始学习 swiftui 之前，我们需要大致了解一个问题：为什么我们会需要一个新的 ui 框架。
为什么需要 swiftui
uikit 面临的挑战
对于 swift 开发者来说，昨天的 wwdc 19 首日 keynote 和 platforms state of the union 上最引人注目的内容自然是 swiftui 的公布了。从 ios sdk 2.0 开始，uikit 已经伴随广大 ios 开发者经历了接近十年的风风雨雨。uikit 的思想继承了成熟的 appkit 和 mvc，在初出时，为 ios 开发者提供了良好的学习曲线。
uikit 提供的是一套符合直觉的，基于控制流的命令式的编程方式。最主要的思想是在确保 view 或者 view controller 生命周期以及用户交互时，相应的方法 (比如 viewdidload 或者某个 target-action 等) 能够被正确调用，从而构建用户界面和逻辑。不过，不管是从使用的便利性还是稳定性来说，uikit 都面临着巨大的挑战。我个人勉强也能算是 ios 开发的“老司机”了，但是「掉到 uikit 的坑里」这件事，也几乎还是我每天的日常。uikit 的基本思想要求 view controller 承担绝大部分职责，它需要协调 model，view 以及用户交互。这带来了巨大的 side effect 以及大量的状态，如果没有妥善安置，它们将在 view controller 中混杂在一起，同时作用于 view 或者逻辑，从而使状态管理愈发复杂，最后甚至不可维护而导致项目失败。不仅是作为开发者我们自己写的代码，uikit 本身内部其实也经常受困于可变状态，各种奇怪的 bug 也频频出现。
声明式的界面开发方式
近年来，随着编程技术和思想的进步，使用声明式或者函数式的方式来进行界面开发，已经越来越被接受并逐渐成为主流。最早的思想大概是来源于 elm，之后这套方式被 react 和 flutter 采用，这一点上 swiftui 也几乎与它们一致。总结起来，这些 ui 框架都遵循以下步骤和原则：
-
使用各自的 dsl 来描述「ui 应该是什么样子」，而不是用一句句的代码来指导「要怎样构建 ui」。
比如传统的 uikit，我们会使用这样的代码来添加一个 “hello world” 的标签，它负责“创建 label”，“设置文字”，“将其添加到 view 上”：
func viewdidload() { super.viewdidload() let label = uilabel() label.text = "hello world" view.addsubview(label) // 省略了布局的代码 }而相对起来，使用 swiftui 我们只需要告诉 sdk 我们需要一个文字标签：
var body: some view { text("hello world") } -
接下来，框架内部读取这些 view 的声明，负责将它们以合适的方式绘制渲染。
注意，这些 view 的声明只是纯数据结构的描述，而不是实际显示出来的视图，因此这些结构的创建和差分对比并不会带来太多性能损耗。相对来说，将描述性的语言进行渲染绘制的部分是最慢的，这部分工作将交由框架以黑盒的方式为我们完成。
-
如果
view需要根据某个状态 (state) 进行改变，那我们将这个状态存储在变量中，并在声明 view 时使用它：@state var name: string = "tom" var body: some view { text("hello \(name)") }关于代码细节可以先忽略，我们稍后会更多地解释这方面的内容。
状态发生改变时，框架重新调用声明部分的代码，计算出新的 view 声明，并和原来的 view 进行差分，之后框架负责对变更的部分进行高效的重新绘制。
swiftui 的思想也完全一样，而且实际处理也不外乎这几个步骤。使用描述方式开发，大幅减少了在 app 开发者层面上出现问题的机率。
一些细节解读
中对声明式 ui 的编程思想有深刻的体现。另外，swiftui 中也采用了非常多 swift 5.1 的新特性，会让习惯了 swift 4 或者 5 的开发者“耳目一新”。接下来，我会分几个话题，对官方教程的一些地方进行解释和探索。
教程 1 - creating and combining views
section 1 - step 3: swiftui app 的启动
创建 app 之后第一件好奇的事情是，swiftui app 是怎么启动的。
教程示例 app 在 appdelegate 中通过 application(_:configurationforconnecting:options) 返回了一个名为 “default configuration” 的 uisceneconfiguration 实例：
func application(
_ application: uiapplication,
configurationforconnecting connectingscenesession: uiscenesession,
options: uiscene.connectionoptions) -> uisceneconfiguration
{
return uisceneconfiguration(name: "default configuration", sessionrole: connectingscenesession.role)
}
这个名字的 configuration 在 info.plist 的 “uiapplicationscenemanifest -> uisceneconfigurations” 中进行了定义，指定了 scene session delegate 类为 $(product_module_name).scenedelegate。这部分内容是 ios 13 中新加入的通过 scene 管理 app 生命周期的方式，以及多窗口支持部分所需要的代码。这部分不是我们今天的话题。在 app 完成启动后，控制权被交接给 scenedelegate，它的 scene(_:willconnectto:options:) 将会被调用，进行 ui 的配置：
func scene(
_ scene: uiscene,
willconnectto session: uiscenesession,
options connectionoptions: uiscene.connectionoptions)
{
let window = uiwindow(frame: uiscreen.main.bounds)
window.rootviewcontroller = uihostingcontroller(rootview: contentview())
self.window = window
window.makekeyandvisible()
}
这部分内容就是标准的 ios app 启动流程了。uihostingcontroller 是一个 uiviewcontroller 子类，它将负责接受一个 swiftui 的 view 描述并将其用 uikit 进行渲染 (在 ios 下的情况)。uihostingcontroller 就是一个普通的 uiviewcontroller，因此完全可以做到将 swiftui 创建的界面一点点集成到已有的 uikit app 中，而并不需要从头开始就是基于 swiftui 的构建。
由于 swift abi 已经稳定，swiftui 是一个搭载在用户 ios 系统上的 swift 框架。因此它的最低支持的版本是 ios 13，可能想要在实际项目中使用，还需要等待一两年时间。
section 1 - step 4: 关于 some view
struct contentview: view {
var body: some view {
text("hello world")
}
}
一眼看上去可能会对 some 比较陌生，为了讲明白这件事，我们先从 view 说起。
view 是 swiftui 的一个最核心的协议，代表了一个屏幕上元素的描述。这个协议中含有一个 associatedtype：
public protocol view : _view {
associatedtype body : view
var body: self.body { get }
}
这种带有 associatedtype 的协议不能作为类型来使用，而只能作为类型约束使用：
// error
func createview() -> view {
}
// ok
func createview<t: view>() -> t {
}
这样一来，其实我们是不能写类似这种代码的：
// error，含有 associatedtype 的 protocol view 只能作为类型约束使用
struct contentview: view {
var body: view {
text("hello world")
}
}
想要 swift 帮助自动推断出 view.body 的类型的话，我们需要明确地指出 body 的真正的类型。在这里，body 的实际类型是 text：
struct contentview: view {
var body: text {
text("hello world")
}
}
当然我们可以明确指定出 body 的类型，但是这带来一些麻烦：
- 每次修改
body的返回时我们都需要手动去更改相应的类型。 - 新建一个
view的时候，我们都需要去考虑会是什么类型。 - 其实我们只关心返回的是不是一个
view，而对实际上它是什么类型并不感兴趣。
some view 这种写法使用了 swift 5.1 的 opaque return types 特性。它向编译器作出保证，每次 body 得到的一定是某一个确定的，遵守 view 协议的类型，但是请编译器“网开一面”，不要再细究具体的类型。返回类型确定单一这个条件十分重要，比如，下面的代码也是无法通过的：
let somecondition: bool
// error: function declares an opaque return type,
// but the return statements in its body do not have
// matching underlying types.
var body: some view {
if somecondition {
// 这个分支返回 text
return text("hello world")
} else {
// 这个分支返回 button，和 if 分支的类型不统一
return button(action: {}) {
text("tap me")
}
}
}
这是一个编译期间的特性，在保证 associatedtype protocol 的功能的前提下，使用 some 可以抹消具体的类型。这个特性用在 swiftui 上简化了书写难度，让不同 view 声明的语法上更加统一。
section 2 - step 1: 预览 swiftui
swiftui 的 preview 是 apple 用来对标 rn 或者 flutter 的 hot reloading 的开发工具。由于 ibdesignable 的性能上的惨痛教训，而且得益于 swiftui 经由 uikit 的跨 apple 平台的特性，apple 这次选择了直接在 macos 上进行渲染。因此，你需要使用搭载有 swiftui.framework 的 macos 10.15 才能够看到 xcode previews 界面。
xcode 将对代码进行静态分析 (得益于 swiftsyntax 框架)，找到所有遵守 previewprovider 协议的类型进行预览渲染。另外，你可以为这些预览提供合适的数据，这甚至可以让整个界面开发流程不需要实际运行 app 就能进行。
笔者自己尝试下来，这套开发方式带来的效率提升相比 hot reloading 要更大。hot reloading 需要你有一个大致界面和准备相应数据，然后运行 app，停在要开发的界面，再进行调整。如果数据状态发生变化，你还需要 restart app 才能反应。swiftui 的 preview 相比起来，不需要运行 app 并且可以提供任何的 dummy 数据，在开发效率上更胜一筹。
经过短短一天的使用，option + command + p 这个刷新 preview 的快捷键已经深入到我的肌肉记忆中了。
section 3 - step 5: 关于 viewbuilder
创建 stack 的语法很有趣：
vstack(alignment: .leading) {
text("turtle rock")
.font(.title)
text("joshua tree national park")
.font(.subheadline)
}
一开始看起来好像我们给出了两个 text，似乎是构成的是一个类似数组形式的 [view]，但实际上并不是这么一回事。这里调用了 vstack 类型的初始化方法：
public struct vstack<content> where content : view {
init(
alignment: horizontalalignment = .center,
spacing: length? = nil,
content: () -> content)
}
前面的 alignment 和 spacing 没啥好说，最后一个 content 比较有意思。看签名的话，它是一个 () -> content 类型，但是我们在创建这个 vstack 时所提供的代码只是简单列举了两个 text，而并没有实际返回一个可用的 content。
这里使用了 swift 5.1 的另一个新特性：funtion builders。如果你实际观察 vstack 的，会发现 content 前面其实有一个 @viewbuilder 标记：
init(
alignment: horizontalalignment = .center,
spacing: length? = nil,
@viewbuilder content: () -> content)
而 viewbuilder 则是一个由 @_functionbuilder 进行标记的 struct：
@_functionbuilder public struct viewbuilder { /* */ }
使用 @_functionbuilder 进行标记的类型 (这里的 viewbuilder)，可以被用来对其他内容进行标记 (这里用 @viewbuilder 对 content 进行标记)。被用 function builder 标记过的 viewbuilder 标记以后，content 这个输入的 function 在被使用前，会按照 viewbuilder 中合适的 buildblock 进行 build 后再使用。如果你阅读 viewbuilder的，会发现有很多接受不同个数参数的 buildblock 方法，它们将负责把闭包中一一列举的 text 和其他可能的 view 转换为一个 tupleview，并返回。由此，content 的签名 () -> content 可以得到满足。
实际上构建这个 vstack 的代码会被转换为类似下面这样：
// 等效伪代码，不能实际编译。
vstack(alignment: .leading) { viewbuilder -> content in
let text1 = text("turtle rock").font(.title)
let text2 = text("joshua tree national park").font(.subheadline)
return viewbuilder.buildblock(text1, text2)
}
当然这种基于 funtion builder 的方式是有一定限制的。比如 viewbuilder 就只实现了最多的 buildblock，因此如果你在一个 vstack 中放超过十个 view 的话，编译器就会不太高兴。不过对于正常的 ui 构建，十个参数应该足够了。如果还不行的话，你也可以考虑直接使用 tupleview 来用多元组的方式合并 view：
tupleview<(text, text)>(
(text("hello"), text("hello"))
)
除了按顺序接受和构建 view 的 buildblock 以外，viewbuilder 还实现了两个特殊的方法：buildeither 和 buildif。它们分别对应 block 中的 if...else 的语法和 if 的语法。也就是说，你可以在 vstack 里写这样的代码：
var somecondition: bool
vstack(alignment: .leading) {
text("turtle rock")
.font(.title)
text("joshua tree national park")
.font(.subheadline)
if somecondition {
text("condition")
} else {
text("not condition")
}
}
其他的命令式的代码在 vstack 的 content 闭包里是不被接受的，下面这样也不行：
vstack(alignment: .leading) {
// let 语句无法通过 function builder 创建合适的输出
let somecondition = model.condition
if somecondition {
text("condition")
} else {
text("not condition")
}
}
到目前为止，只有以下三种写法能被接受 (有可能随着 swiftui 的发展出现别的可接受写法)：
- 结果为
view的语句 -
if语句 -
if...else...语句
section 4 - step 7: 链式调用修改 view 的属性
教程到这一步的话，相信大家已经对 swiftui 的超强表达能力有所感悟了。
var body: some view {
image("turtlerock")
.clipshape(circle())
.overlay(
circle().stroke(color.white, linewidth: 4))
.shadow(radius: 10)
}
可以试想一下，在 uikit 中要动手撸一个这个效果的困难程度。我大概可以保证，99% 的开发者很难在不借助文档或者 copy paste 的前提下完成这些事情，但是在 swiftui 中简直信手拈来。在创建 view 之后，用链式调用的方式，可以将 view 转换为一个含有变更后内容的对象。这么说比较抽象，我们可以来看一个具体的例子。比如简化一下上面的代码：
let image: image = image("turtlerock")
let modified: _modifiedcontent<image, _shadoweffect> = image.shadow(radius: 10)
image 通过一个 .shadow 的 modifier，modified 变量的类型将转变为 _modifiedcontent<image, _shadoweffect>。如果你查看 view 上的 shadow 的定义，它是这样的：
extension view {
func shadow(
color: color = color(.srgblinear, white: 0, opacity: 0.33),
radius: length, x: length = 0, y: length = 0)
-> self.modified<_shadoweffect>
}
modified 是 view 上的一个 typealias，在 struct image: view 的实现里，我们有：
public typealias modified<t> = _modifiedcontent<self, t>
_modifiedcontent 是一个 swiftui 的私有类型，它存储了待变更的内容，以及用来实施变更的 modifier：
struct _modifiedcontent<content, modifier> {
var content: content
var modifier: modifier
}
在 content 遵守 view，modifier 遵守 viewmodifier 的情况下，_modifiedcontent 也将遵守 view，这是我们能够通过 view 的各个 modifier extension 进行链式调用的基础：
extension _modifiedcontent : _view
where content : view, modifier : viewmodifier
{
}
在 shadow 的例子中，swiftui 内部会使用 _shadoweffect 这个 viewmodifier，并把 image 自身和 _shadoweffect实例存放到 _modifiedcontent 里。不论是 image 还是 modifier，都只是对未来实际视图的描述，而不是直接对渲染进行的操作。在最终渲染前，viewmodifier 的 body(content: self.content) -> self.body 将被调用，以给出最终渲染层所需要的各个属性。
更具体来说，
_shadoweffect是一个满足environmentalmodifier协议的类型，这个协议要求在使用前根据使用环境将自身解析为具体的 modifier。
其他的几个修改 view 属性的链式调用与 shadow 的原理几乎一致。
小结
上面是对 swiftui 的第一部分进行的一些说明，在之后的一篇文章里，我会对剩余的几个教程中有意思的部分再做些解释。
虽然公开还只有一天，但是 swiftui 已经经常被用来和 flutter 等框架进行比较。试用下来，在 view 的描述表现力上和与 app 的结合方面，swiftui 要胜过 flutter 和 dart 的组合很多。swift 虽然开源了，但是 apple 对它的掌控并没有减弱。swift 5.1 的很多特性几乎可以说都是为了 swiftui 量身定制的，我们已经在本文中看到了一些例子，比如 opaque return types 和 function builder 等。在接下来对后面几个教程的解读中，我们还会看到更多这方面的内容。
另外，apple 在背后使用 combine.framework 这个响应式编程框架来对 swiftui.framework 进行驱动和数据绑定，相比于现有的 rxswift/rxcocoa 或者是 reactiveswift 的方案来说，得到了语言和编译器层级的大力支持。如果有机会，我想我也会对这方面的内容进行一些探索和介绍。
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