Swift3.0-属性、属性观察器

属性

属性将值跟特定的类、结构或枚举关联。

存储属性

简单来说,一个存储属性就是存储在特定类或结构体实例里的一个常量或变量。存储属性可以是变量存储属性(用关键字 var 定义),也可以是常量存储属性(用关键字 let 定义)。

可以在定义存储属性的时候指定默认值。也可以在构造过程中设置或修改存储属性的值。

struct FixedLengthRange {
    var firstValue: Int
    let length: Int
}
var rangeOfThreeItems = FixedLengthRange(firstValue: 0, length: 3)
// 该区间表示整数0,1,2
rangeOfThreeItems.firstValue = 6
// 该区间现在表示整数6,7,8

FixedLengthRange 的实例包含一个名为 firstValue 的变量存储属性和一个名为 length 的常量存储属性。在上面的例子中,length 在创建实例的时候被初始化,因为它是一个常量存储属性,所以之后无法修改它的值。

常量结构体的存储属性

如果创建了一个结构体的实例并将其赋值给一个常量,则无法修改该实例的任何属性,即使有属性被声明为变量也不行:

let rangeOfFourItems = FixedLengthRange(firstValue: 0, length: 4)
// 该区间表示整数0,1,2,3
rangeOfFourItems.firstValue = 6
// 尽管 firstValue 是个变量属性,这里还是会报错

因为 rangeOfFourItems 被声明成了常量(用 let 关键字),即使 firstValue 是一个变量属性,也无法再修改它了。

这种行为是由于结构体(struct)属于值类型。当值类型的实例被声明为常量的时候,它的所有属性也就成了常量。

属于引用类型的类(class)则不一样。把一个引用类型的实例赋给一个常量后,仍然可以修改该实例的变量属性。

延迟存储属性(懒加载)

延迟存储属性是指当第一次被调用的时候才会计算其初始值的属性。在属性声明前使用 lazy 来标示一个延迟存储属性。

注意
必须将延迟存储属性声明成变量(使用 var 关键字),因为属性的初始值可能在实例构造完成之后才会得到。而常量属性在构造过程完成之前必须要有初始值,因此无法声明成延迟属性。

延迟属性很有用,当属性的值依赖于在实例的构造过程结束后才会知道影响值的外部因素时,或者当获得属性的初始值需要复杂或大量计算时,可以只在需要的时候计算它。

class DataImporter {
    var fileName:String? = "data.txt"
    init() {
        print("创建DataImporter")
    }
}

class DataManager {
    lazy var importer = DataImporter()
    var data = [String]()
}

let manager = DataManager()
manager.importer.fileName = "fileName" // print: 创建DataImporter

在OC中懒加载是判断是否为nil, 若为nil则创建, 而在Swift中 用lazy标记的属性只有在第一次被访问的时候才被创建。

注意
如果一个被标记为 lazy 的属性在没有初始化时就同时被多个线程访问,则无法保证该属性只会被初始化一次。

计算属性

除存储属性外,类、结构体和枚举可以定义计算属性。计算属性不直接存储值,而是提供一个 getter 和一个可选的 setter,来间接获取和设置其他属性或变量的值。

struct Point { // 坐标
    var x = 0.0, y = 0.0
}
struct Size { // 大小
    var width = 0.0, height = 0.0
}
struct Rect { // 矩形
    var origin = Point()
    var size = Size()
    var center: Point {
        get {
            let centerX = origin.x + (size.width / 2)
            let centerY = origin.y + (size.height / 2)
            return Point(x: centerX, y: centerY)
        }
        set(newCenter) {
            origin.x = newCenter.x - (size.width / 2)
            origin.y = newCenter.y - (size.height / 2)
        }
    }
}
var square = Rect(origin: Point(x: 0.0, y: 0.0),
                  size: Size(width: 10.0, height: 10.0))
let initialSquareCenter = square.center
square.center = Point(x: 15.0, y: 15.0)

这个例子定义了 3 个结构体来描述几何形状:

  • Point 封装了一个 (x, y) 的坐标
  • Size 封装了一个 width 和一个 height
  • Rect 表示一个有原点和尺寸的矩形

Rect也提供了一个名为center 的计算属性。一个矩形的中心点可以从原点(origin)和大小(size)算出,所以不需要将它以显式声明的 Point 来保存。Rect 的计算属性 center 提供了自定义的 getter 和 setter 来获取和设置矩形的中心点,就像它有一个存储属性一样。

便捷 setter 声明

如果计算属性的 setter 没有定义表示新值的参数名,则可以使用默认名称 newValue。下面是使用了便捷 setter 声明的 Rect 结构体代码:

struct AlternativeRect {
    var origin = Point()
    var size = Size()
    var center: Point {
        get {
            let centerX = origin.x + (size.width / 2)
            let centerY = origin.y + (size.height / 2)
            return Point(x: centerX, y: centerY)
        }
        set {
            origin.x = newValue.x - (size.width / 2)
            origin.y = newValue.y - (size.height / 2)
        }
    }
}
只读计算属性

只有 getter 没有 setter 的计算属性就是只读计算属性。只读计算属性总是返回一个值,可以通过点运算符访问,但不能设置新的值。

注意
必须使用 var 关键字定义计算属性,包括只读计算属性,因为它们的值不是固定的。let 关键字只用来声明常量属性,表示初始化后再也无法修改的值。

只读计算属性的声明可以去掉 get 关键字和花括号:

struct Cuboid {
    var width = 0.0, height = 0.0, depth = 0.0
    var volume: Double {
        // get {
            return width * height * depth
        // }
        
    }
}
let fourByFiveByTwo = Cuboid(width: 4.0, height: 5.0, depth: 2.0)
print("the volume of fourByFiveByTwo is \(fourByFiveByTwo.volume)")
// 输出 "the volume of fourByFiveByTwo is 40.0"

这个例子定义了一个名为 Cuboid 的结构体,表示三维空间的立方体,包含 widthheightdepth 属性。结构体还有一个名为 volume 的只读计算属性用来返回立方体的体积。为 volume 提供 setter 毫无意义,因为无法确定如何修改 widthheightdepth 三者的值来匹配新的 volume。然而,Cuboid 提供一个只读计算属性来让外部用户直接获取体积是很有用的。

属性观察器

属性观察器监控和响应属性值的变化,每次属性被设置值的时候都会调用属性观察器,即使新值和当前值相同的时候也不例外。

可以为除了延迟存储属性之外的其他存储属性添加属性观察器,也可以通过重写属性的方式为继承的属性(包括存储属性和计算属性)添加属性观察器。你不必为非重写的计算属性添加属性观察器,因为可以通过它的 setter 直接监控和响应值的变化。

可以为属性添加如下的一个或全部观察器:

  • willSet 在新的值被设置之前调用
  • didSet 在新的值被设置之后立即调用

willSet 观察器会将新的属性值作为常量参数传入,在 willSet 的实现代码中可以为这个参数指定一个名称,如果不指定则参数仍然可用,这时使用默认名称 newValue 表示。

同样,didSet 观察器会将旧的属性值作为参数传入,可以为该参数命名或者使用默认参数名 oldValue。如果在 didSet 方法中再次对该属性赋值,那么新值会覆盖旧的值。

注意
父类的属性在子类的构造器中被赋值时,它在父类中的 willSetdidSet 观察器会被调用,随后才会调用子类的观察器。在父类初始化方法调用之前,子类给属性赋值时,观察器不会被调用。

下面是一个 willSetdidSet 实际运用的例子,其中定义了一个名为 StepCounter 的类,用来统计一个人步行时的总步数。这个类可以跟计步器或其他日常锻炼的统计装置的输入数据配合使用。

class StepCounter {
    var totalSteps: Int = 0 {
        willSet(newTotalSteps) {
            print("totalSteps 设置为 \(newTotalSteps)")
        }
        didSet {
            if totalSteps > oldValue  {
                print("增加了 \(totalSteps - oldValue) 步")
            }
        }
    }
}
let stepCounter = StepCounter()
stepCounter.totalSteps = 200
// print: totalSteps 设置为 200
// print: 增加了 200 步
stepCounter.totalSteps = 360
// print: totalSteps 设置为 360
// print: 增加了 160 步
stepCounter.totalSteps = 896
// print: totalSteps 设置为 896
// print: 增加了 536 步

StepCounter 类定义了一个 Int 类型的属性 totalSteps,它是一个存储属性,包含 willSetdidSet 观察器。

totalSteps 被设置新值的时候,它的 willSetdidSet 观察器都会被调用,即使新值和当前值完全相同时也会被调用。

例子中的 willSet 观察器将表示新值的参数自定义为 newTotalSteps,这个观察器只是简单的将新的值输出。

didSet 观察器在 totalSteps 的值改变后被调用,它把新值和旧值进行对比,如果总步数增加了,就输出一个消息表示增加了多少步。didSet 没有为旧值提供自定义名称,所以默认值 oldValue 表示旧值的参数名。

注意

如果将属性通过 in-out 方式传入函数,willSetdidSet 也会调用。这是因为 in-out 参数采用了拷入拷出模式:即在函数内部使用的是参数的 copy,函数结束后,又对参数重新赋值。

func change( a: inout Int) {
    a += 1
}
change(a: &stepCounter.totalSteps)
// totalSteps 设置为 897
// 增加了 1 步

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