Swift：协议

Swift 协议是一种定义对象或结构体应该具备的特定属性和方法的方式。在 Swift 中，协议是非常重要的特性，它允许开发人员通过协议来抽象和组合代码，从而实现代码的复用和可维护性。

Swift协议可以被类、结构体和枚举实现，类似于Java、C#等语言中的接口。

定义协议

Swift协议的定义方式和其他编程语言中的接口和抽象类类似。我们可以使用protocol关键字来定义一个协议，协议中可以包含属性、方法、下标等要求。下面是一个简单的协议定义示例：

protocol Animal {
    var name: String { get set }
    func makeSound()
}

在这个例子中，我们定义了一个名为Animal的协议，它有一个name属性和一个makeSound方法。name属性是一个可读写的字符串类型，makeSound方法没有参数，也没有返回值。

实现协议

要实现一个协议，我们需要在类、结构体或枚举的定义中添加协议名，并提供协议中要求的所有内容。下面是一个实现了Animal协议的类的示例：

class Dog: Animal {
    var name: String
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
    func makeSound() {
        print("汪汪汪")
    }
}

在这个例子中，Dog类实现了Animal协议。它必须提供一个可读写的name属性和一个makeSound方法。在makeSound方法中，我们使用print函数打印了一句狗叫的话。

我们还可以让一个类实现多个协议。例如：

protocol Mammal {
    var numberOfLegs: Int { get }
}
class Dog: Animal, Mammal {
    var name: String
    var numberOfLegs: Int {
        return 4
    }
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
    func makeSound() {
        print("汪汪汪")
    }
}

在这个例子中，Dog类实现了Animal协议和Mammal协议。它必须提供一个可读写的name属性、一个makeSound方法和一个numberOfLegs只读属性，用于返回狗有4条腿。

协议作为类型

在Swift中，协议本身也可以作为一种类型使用。我们可以使用protocol关键字来声明一个协议类型，然后使用它来定义变量、常量、函数的参数和返回类型等。

下面是一个示例，展示如何将协议作为类型使用：

let dog: Animal = Dog(name: "小狗") 
   func makeAnimalSound(animal: Animal) { 
   animal.makeSound() 
}

在这个例子中，我们定义了一个变量dog，它的类型是Animal。我们也定义了一个名为makeAnimalSound()的函数，它的参数animal的类型也是Animal。这样我们就可以将Dog类型的实例赋值给变量dog，将Dog类型的实例作为参数传递给函数makeAnimalSound()。在函数内部，我们调用了animal的makeSound()方法，这里具体的实现是由Dog类型提供的。

协议扩展

协议扩展可以为协议提供默认实现。这可以让我们为多个协议提供相同的行为，或者给某些协议添加新的方法。

// 定义一个协议
protocol Vehicle {
    var numberOfWheels: Int { get }
    func start()
    func stop()
}

// 给协议添加扩展
extension Vehicle {
    func start() {
        print("Starting the engine.")
    }
    func stop() {
        print("Stopping the engine.")
    }
}

// 实现协议
struct Car: Vehicle {
    let numberOfWheels = 4
}

// Car 没有实现start和stop方法，但是由于协议扩展提供了默认实现，所以 Car 仍然可以编译和运行
let car = Car()
car.start()
car.stop()

在上面的例子中，我们给 Vehicle 协议添加了一个扩展，提供了默认的 start 和 stop 方法实现。这样，我们可以确保任何实现 Vehicle 协议的类型都有这些方法，即使它们没有显式地实现它们。

协议组合

Swift允许我们组合多个协议，以便类型可以满足多个协议的要求。协议组合使用 & 运算符。例如：

protocol Vehicle {
    func start()
    func stop()
}

protocol HasWheels {
    var numberOfWheels: Int { get }
}

// 一个具有Vehicle和HasWheels的组合协议
typealias Car = Vehicle & HasWheels

现在我们定义了一个名为 Car 的类型别名，它需要满足 Vehicle 和 HasWheels 这两个协议。这意味着我们可以在 Car 类型的实例上调用 start() 和 stop() 方法，以及访问 numberOfWheels 属性。

关联类型

有时候在协议中定义的方法或属性需要用到某个具体类型，但是这个具体类型可以由遵循该协议的类型自行决定。这时可以使用关联类型（Associated Type）。

关联类型使用 associatedtype 关键字来声明，用法类似于定义类型别名，例如：

protocol Container {
    associatedtype Item
    mutating func append(_ item: Item)
    var count: Int { get }
    subscript(i: Int) -> Item { get }
}

在上面的例子中，我们定义了一个 Container 协议，其中 Item 就是一个关联类型，它表示容器中包含的元素类型。这个协议还定义了三个方法和一个计算属性，具体实现由遵循该协议的类型自行决定。

关联类型还可以通过 where 子句进行限定，例如：

protocol Container {
    associatedtype Item where Item: Equatable
    // ...
}

这样就限定了 Item 必须遵循 Equatable 协议。

可选协议

可选协议是一种协议，其中的方法可以选择实现。当实现类遵守该协议时，它可以选择实现或不实现这些方法。如果实现，它们需要标记为可选的。

可选协议使用 @objc 标记，并且只能被继承自 NSObject 的类遵守。这是因为可选协议只在 Objective-C 运行时中存在。

下面是一个可选协议的例子：

@objc protocol OptionalProtocol {
    @objc optional func optionalMethod()
}

在上面的协议中，方法 optionalMethod() 被标记为可选的。现在，如果一个类遵守了 OptionalProtocol，那么它可以选择实现 optionalMethod() 方法或不实现。

总结

Swift的协议是一种强大的特性，它可以用于定义一组方法、属性和下标的要求，并将它们应用于多个类型。协议还支持类型约束和协议扩展等功能，使其更加灵活和可扩展。通过深入了解协议的使用和应用场景，我们可以更好地利用Swift语言的强大功能，提高代码的可读性、可维护性和可重用性。