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第68天 项目 14 第一部分 ​

好消息是，今天将是你近期最轻松的一天。这并不意味着我们要学习无关紧要的内容，只是我们今天要介绍的新技术，绝对能让你从Core Image的学习中得到一个愉快的调剂。

我能说的只有：好好好珍惜这段时光！明天我们就要回到较难的内容了。考虑到你已经完成了这100天学习计划的三分之二以上，想必这一点不会让你感到意外。

继续加油！正如文斯·隆巴迪（Vince Lombardi）所说：“只有在字典里，‘成功’才会出现在‘努力’之前。”

今天你需要学习四个主题，从中你将了解如何实现Comparable协议、查找用户的文档目录等内容。

  • 愿望清单（Bucket List）：简介
  • 为自定义类型添加Comparable协议遵循
  • 将数据写入文档目录
  • 使用枚举切换视图状态

愿望清单（Bucket List）：简介 ​

作者：Paul Hudson 2023年12月23日

在这个项目中，我们将制作一个应用，用户可以在地图上创建一个私人列表，添加自己将来想去的地方，为这些地方添加描述，查找附近有趣的地点，并将所有内容保存到iOS存储中，以便日后查看。

要实现所有这些功能，我们需要用到一些你已经学过的技能，比如表单（forms）、工作表（sheets）、Codable协议和URLSession，同时还会学习一些新技能：如何在SwiftUI应用中嵌入地图、如何安全存储私人数据（确保只有已验证用户才能访问）、如何在UserDefaults之外加载和保存数据等。

所以，有很多知识要学，还有一个很棒的应用要制作！好了，我们开始学习相关技术：使用App模板创建一个新的iOS项目，并将其命名为Bucket List。接下来我们就进入技术学习环节……

为自定义类型添加Comparable协议遵循 ​

作者：Paul Hudson 2023年12月23日

仔细想想，我们在编写Swift代码时，其实想当然地认为很多功能是“理所当然”的。例如，当我们写下4 < 5时，我们期望它返回true——Swift的开发者（以及支撑Swift的大型编译器项目LLVM的开发者）已经完成了判断这个计算是否为真的所有复杂工作，所以我们无需为此费心。

但Swift真正出色的地方在于，它能通过协议（protocols）和协议扩展（protocol extensions），将功能扩展到各个领域。比如，我们知道4 < 5为真，是因为我们能够比较两个整数，并判断第一个整数应该在第二个整数之前还是之后。Swift将这种功能扩展到了整数数组：我们可以比较数组中的所有整数，判断每个整数应该在其他整数之前还是之后。然后Swift会根据这个结果对数组进行排序。

因此，在Swift中，我们期望下面这样的代码能“正常工作”：

swift
struct ContentView: View {  
    let values = [1, 5, 3, 6, 2, 9].sorted()

    var body: some View {
        List(values, id: \.self) {
            Text(String($0))
        }
    }
}

我们不需要告诉sorted()方法该如何工作，因为它理解整数数组的排序规则。

现在来看下面这个结构体：

swift
struct User: Identifiable {
    let id = UUID()
    var firstName: String
    var lastName: String
}

我们可以创建一个包含这些用户的数组，并在List中使用它们，如下所示：

swift
struct ContentView: View {
    let users = [
        User(firstName: "Arnold", lastName: "Rimmer"),
        User(firstName: "Kristine", lastName: "Kochanski"),
        User(firstName: "David", lastName: "Lister"),
    ]

    var body: some View {
        List(users) { user in
            Text("\(user.lastName), \(user.firstName)")
        }
    }
}

这段代码能正常运行，因为我们让User结构体遵循了Identifiable协议。

但如果我们想让这些用户按排序后的顺序显示呢？如果我们将代码修改成下面这样，它就无法正常工作了：

swift
let users = [
    User(firstName: "Arnold", lastName: "Rimmer"),
    User(firstName: "Kristine", lastName: "Kochanski"),
    User(firstName: "David", lastName: "Lister"),
].sorted()

Swift不知道这里的sorted()方法意味着什么，因为它不清楚应该按名字（firstName）排序、按姓氏（lastName）排序、同时按两者排序，还是按其他规则排序。

解决这个问题的一种方法是，给sorted()方法传入一个闭包，自行实现排序逻辑。闭包会接收数组中的两个对象（如果使用简写名称，就是$0和$1），如果第一个对象应该排在第二个对象之前，我们就返回true，代码如下：

swift
let users = [
    User(firstName: "Arnold", lastName: "Rimmer"),
    User(firstName: "Kristine", lastName: "Kochanski"),
    User(firstName: "David", lastName: "Lister"),
].sorted {
    $0.lastName < $1.lastName
}

这种方法确实有效，但它并不是一个理想的解决方案，原因有两点。

首先，这是“模型”数据相关的操作，也就是说，它会影响我们使用User结构体的方式。这个结构体及其属性是我们的数据模型，在一个完善的应用中，我们并不希望在SwiftUI代码中定义数据模型的行为。SwiftUI代表的是我们的“视图”（view），也就是布局， 如果我们在视图代码中混入模型相关代码，会导致逻辑混乱。

其次，如果我们需要在多个地方对User数组进行排序，会出现什么问题呢？你可能会复制粘贴这个闭包一两次，但很快就会发现这会给自己带来麻烦：如果之后你想修改排序逻辑（比如当姓氏相同时，再按名字排序），就需要在所有代码中查找并更新所有相关的闭包。

Swift有一个更好的解决方案。整数数组之所以能直接使用无参数的sorted()方法，是因为Swift理解如何比较两个整数。从代码层面来说，Int类型遵循了Comparable协议，该协议要求定义一个函数，接收两个整数，并返回true表示第一个整数应该排在第二个整数之前。

我们也可以让自己定义的类型遵循Comparable协议，这样它们也能获得无参数的sorted()方法。这需要两个步骤：

  1. 在User的定义中添加Comparable协议遵循声明。
  2. 添加一个名为<的方法，接收两个用户对象，如果第一个用户应该排在第二个用户之前，就返回true。

代码实现如下：

swift
struct User: Identifiable, Comparable {
    let id = UUID()
    var firstName: String
    var lastName: String

    static func <(lhs: User, rhs: User) -> Bool {
        lhs.lastName < rhs.lastName
    }
}

这段代码看起来不多，但有很多需要深入理解的地方。

首先，没错，这个方法的名字就是<（小于运算符）。这个方法的作用是判断一个用户是否“小于”另一个用户（从排序的角度来说），所以我们其实是在为一个已有的运算符添加新功能。这被称为“运算符重载”（operator overloading），它既可能带来便利，也可能带来麻烦。

其次，lhs和rhs是编码中的常用缩写，分别代表“左手边”（left-hand side）和“右手边”（right-hand side）。使用这两个缩写是因为<运算符的左右两侧各有一个操作数。

第三，这个方法必须返回一个布尔值（Boolean），也就是说，我们必须明确判断一个对象是否应该排在另一个对象之前。这里不允许出现“两个对象相同”的情况——这种情况由另一个名为Equatable的协议处理。

第四，这个方法必须标记为static，这意味着它是直接通过User结构体调用的，而不是通过User结构体的某个实例调用的。

最后，我们这里的逻辑非常简单：将比较操作委托给结构体的某个属性，让Swift对两个用户的姓氏字符串执行<比较。你可以根据需要添加任意多的逻辑，比较任意多个属性，但最终都必须返回true或false。

提示： 这段代码中有一个隐藏的特性——遵循Comparable协议后，我们还能使用>运算符（大于运算符）。>运算符是<运算符的相反操作，所以Swift会通过<运算符的结果反转布尔值，自动为我们实现>运算符的功能。

现在，我们的User结构体已经遵循了Comparable协议，因此自动获得了无参数的sorted()方法，这意味着下面这样的代码现在可以正常工作了：

swift
let users = [
    User(firstName: "Arnold", lastName: "Rimmer"),
    User(firstName: "Kristine", lastName: "Kochanski"),
    User(firstName: "David", lastName: "Lister"),
].sorted()

这就解决了我们之前遇到的问题：现在我们将模型相关的功能封装在了结构体内部，不再需要复制粘贴代码——我们可以在任何地方使用sorted()方法，而且可以放心，只要我们修改了排序算法，所有使用该方法的代码都会自动适配。

将数据写入文档目录 ​

作者：Paul Hudson 2023年12月23日

之前我们学习过如何使用UserDefaults读取和写入数据，这种方式非常适合存储用户设置或少量JSON数据；我们还学习过SwiftData，当需要处理对象之间的关系，或者需要更复杂的排序和筛选功能时，SwiftData是一个很好的选择。

在这个应用中，我们将介绍一种介于两者之间的方式：直接将数据写入文件。这并不是因为我不喜欢SwiftData，事实上，我认为SwiftData在这里也很适用。选择这种方式，是为了向你展示iOS开发中所有可能的实现方案——有很多你未来会接触到的应用，正是使用这种方式来保存数据的，了解它的工作原理对你很有帮助。

话虽如此，在这里使用UserDefaults绝对是个坏主意，因为用户在这个应用中创建的数据量是没有限制的。UserDefaults更适合存储简单的设置之类的数据。

幸运的是，iOS让从设备存储中读取和写入数据变得非常简单，而且实际上，所有应用都有一个专门的目录，用于存储各种文档。这个目录中的文件会自动与iCloud备份同步，因此如果用户更换了新设备，我们的数据会和其他系统数据一起被恢复——我们甚至不需要为此做任何额外操作。

不过这里有一个小陷阱（事情往往如此）：所有iOS应用都运行在“沙盒”（sandbox）中，这意味着每个应用都在自己的容器中运行，容器的目录名是难以猜测的。因此，我们不能（也不应该尝试）猜测应用的安装目录，而是需要依赖一个特殊的URL，这个URL指向应用的文档目录：

swift
print(URL.documentsDirectory)

这个文档目录完全由我们支配，而且因为它属于当前应用，所以当应用被删除时，这个目录也会被自动删除。除了设备的物理存储限制外，我们在这个目录中存储的数据量没有限制，但要记住，用户可以通过“设置”应用查看你的应用占用了多少存储空间——所以请尊重用户的存储资源！

有了可用的目录后，我们就可以自由地在其中读取和写入文件了。你已经学过使用String(contentsOf:)和Data(contentsOf:)来“读取”数据，而要写入数据，我们需要使用write(to:)方法。这个方法接收两个参数：

  1. 要写入的目标URL。
  2. 保存数据时使用的额外选项。

第一个参数可以通过将文档目录的URL与文件名（例如myfile.txt）组合来创建。

至于第二个参数，我建议传入一个包含两个值的数组：.atomic和.completeFileProtection。它们的作用完全不同，但都很重要：

  1. 请求“原子性保存”（atomic saving）意味着整个文件应该一次性写入。如果不设置这个选项，当我们尝试写入一个较大的文件时，应用的其他部分可能会在文件尚未完全写入时尝试读取它。这虽然不会导致崩溃，但确实会导致只能读取到部分数据（因为另一部分数据还没写完）。“原子性”写入会让系统先将完整的文件写入一个临时文件名（不是我们指定的目标文件名），当写入完成后，再将临时文件重命名为我们指定的目标文件名。这样一来，要么能看到完整的文件，要么什么都看不到（不会出现部分文件的情况）。
  2. 请求“完全文件保护”（complete file protection）意味着iOS会自动（且透明地）对文件进行加密，并且只允许我们的应用在设备解锁时读取该文件。iOS在保护用户数据安全方面做得很好，但多一层安全保障总是好的！

为了将这些代码付诸实践，我们来修改模板中的默认代码：向文档目录中的一个文件写入一个测试字符串，然后将其读回并存储到一个新字符串中，最后打印出来——完成一次完整的数据读写循环。

将ContentView的body属性修改为以下内容：

swift
Button("Read and Write") {
    let data = Data("Test Message".utf8)
    let url = URL.documentsDirectory.appending(path: "message.txt")

    do {
        try data.write(to: url, options: [.atomic, .completeFileProtection])
        let input = try String(contentsOf: url)
        print(input)
    } catch {
        print(error.localizedDescription)
    }
}

运行代码后，点击按钮，你应该能在Xcode的调试输出区域看到“Test Message”被打印出来。

在继续之前，给你一个小挑战：在第8个项目中，我们学习过如何为Bundle创建一个泛型扩展，以便查找、加载和解码应用资源包中的任何Codable数据。你能为文档目录编写类似的扩展吗？或许可以将其作为FileManager的扩展。

使用枚举切换视图状态 ​

作者：Paul Hudson 2023年12月23日

你已经了解过如何使用常规的Swift条件语句来展示不同类型的视图，例如：

swift
if Bool.random() {
    Rectangle()
} else {
    Circle()
}

提示： 当需要返回不同类型的视图时，请确保你要么在body属性内部编写代码，要么使用@ViewBuilder或Group这样的工具。

条件视图尤其适用于需要展示多种不同状态的场景。如果规划得当，我们可以让视图代码保持简洁，并且易于维护——这是训练自己从SwiftUI架构角度思考问题的好方法。

实现这个方案需要两个步骤。第一步是定义一个枚举，用来表示你想要展示的各种视图状态。例如，你可以定义一个嵌套枚举：

swift
enum LoadingState {
    case loading, success, failed
}

第二步是为这些状态分别创建对应的视图。这里我只用简单的文本视图（Text）来演示，但实际上这些视图可以包含任何内容：

swift
struct LoadingView: View {
    var body: some View {
        Text("Loading...")
    }
}

struct SuccessView: View {
    var body: some View {
        Text("Success!")
    }
}

struct FailedView: View {
    var body: some View {
        Text("Failed.")
    }
}

这些视图可以嵌套在其他结构体中，也可以不嵌套——这主要取决于你是否计划在其他地方使用它们，以及应用的规模大小。

完成这两个步骤后，我们就可以将ContentView用作一个简单的“包装器”：它负责跟踪应用的当前状态，并展示对应的子视图。这意味着我们需要给它添加一个属性，用来存储当前的LoadingState值：

swift
@State private var loadingState = LoadingState.loading

然后在它的body属性中编写代码，根据枚举值展示正确的视图，如下所示：

swift
if loadingState == .loading {
    LoadingView()
} else if loadingState == .success {
    SuccessView()
} else if loadingState == .failed {
    FailedView()
}

你也可以使用switch语句来实现，代码如下：

swift
switch loadingState {
case .loading:
    LoadingView()
case .success:
    SuccessView()
case .failed:
    FailedView()
}

提示： 对枚举使用switch语句有一个优势——Swift会检查我们是否覆盖了所有的枚举情况。这意味着如果将来你添加了新的枚举情况，Swift会提示你进行相应的处理。

使用这种方式，即使视图中添加了越来越多的代码，ContentView也不会变得臃肿失控。事实上，ContentView甚至不需要知道“加载中”“成功”和“失败”这些状态具体长什么样。

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