如何使用Swift提高代碼質(zhì)量

一、前言

京喜APP最早在2019年引入了Swift，使用Swift完成了第一個訂單模塊的開發(fā)。之后一年多我們持續(xù)在團(tuán)隊/公司內(nèi)部推廣和普及Swift，目前Swift已經(jīng)支撐了70%+以上的業(yè)務(wù)。通過使用Swift提高了團(tuán)隊內(nèi)同學(xué)的開發(fā)效率，同時也帶來了質(zhì)量的提升，目前來自Swift的Crash的占比不到1%。在這過程中不斷的學(xué)習(xí)/實踐，團(tuán)隊內(nèi)的Code Review，也對如何使用Swift來提高代碼質(zhì)量有更深的理解。 二、Swift特性

在討論如何使用Swift提高代碼質(zhì)量之前，我們先來看看Swift本身相比ObjC或其他編程語言有什么優(yōu)勢。Swift有三個重要的特性分別是富有表現(xiàn)力/安全性/快速，接下來我們分別從這三個特性簡單介紹一下：

富有表現(xiàn)力

Swift提供更多的編程范式和特性支持，可以編寫更少的代碼，而且易于閱讀和維護(hù)。

基礎(chǔ)類型- 元組、Enum關(guān)聯(lián)類型

方法-方法重載

protocol- 不限制只支持class、協(xié)議默認(rèn)實現(xiàn)、類專屬協(xié)議

泛型-protocol關(guān)聯(lián)類型、where實現(xiàn)類型約束、泛型擴(kuò)展

可選值- 可選值申明、可選鏈、隱式可選值

屬性- let、lazy、計算屬性`、willset/didset、Property Wrappers

函數(shù)式編程- 集合filter/map/reduce方法，提供更多標(biāo)準(zhǔn)庫方法

并發(fā)- async/await、actor

標(biāo)準(zhǔn)庫框架-Combine響應(yīng)式框架、SwiftUI申明式UI框架、CodableJSON模型轉(zhuǎn)換

Result builder- 描述實現(xiàn)DSL的能力

動態(tài)性- dynamicCallable、dynamicMemberLookup

其他- 擴(kuò)展、subscript、操作符重寫、嵌套類型、區(qū)間

Swift Package Manager- 基于Swift的包管理工具，可以直接用Xcode進(jìn)行管理更方便

struct- 初始化方法自動補(bǔ)齊

類型推斷- 通過編譯器強(qiáng)大的類型推斷編寫代碼時可以減少很多類型申明

提示：類型推斷同時也會增加一定的編譯耗時，不過Swift團(tuán)隊也在不斷的改善編譯速度。

安全性

代碼安全

let屬性- 使用let申明常量避免被修改。

值類型- 值類型可以避免在方法調(diào)用等參數(shù)傳遞過程中狀態(tài)被修改。

訪問控制- 通過public和final限制模塊外使用class不能被繼承和重寫。

強(qiáng)制異常處理- 方法需要拋出異常時，需要申明為throw方法。當(dāng)調(diào)用可能會throw異常的方法，需要強(qiáng)制捕獲異常避免將異常暴露到上層。

模式匹配- 通過模式匹配檢測switch中未處理的case。

類型安全

強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換- 禁止隱式類型轉(zhuǎn)換避免轉(zhuǎn)換中帶來的異常問題。同時類型轉(zhuǎn)換不會帶來額外的運行時消耗。

提示：編寫ObjC代碼時，我們通常會在編碼時添加類型檢查避免運行時崩潰導(dǎo)致Crash。

KeyPath - KeyPath相比使用字符串可以提供屬性名和類型信息，可以利用編譯器檢查。

泛型- 提供泛型和協(xié)議關(guān)聯(lián)類型，可以編寫出類型安全的代碼。相比Any可以更多利用編譯時檢查發(fā)現(xiàn)類型問題。

Enum關(guān)聯(lián)類型- 通過給特定枚舉指定類型避免使用Any。

內(nèi)存安全

空安全- 通過標(biāo)識可選值避免空指針帶來的異常問題

ARC- 使用自動內(nèi)存管理避免手動管理內(nèi)存帶來的各種內(nèi)存問題

強(qiáng)制初始化- 變量使用前必須初始化

內(nèi)存獨占訪問- 通過編譯器檢查發(fā)現(xiàn)潛在的內(nèi)存沖突問題

線程安全

值類型- 更多使用值類型減少在多線程中遇到的數(shù)據(jù)競爭問題

async/await - 提供async函數(shù)使我們可以用結(jié)構(gòu)化的方式編寫并發(fā)操作。避免基于閉包的異步方式帶來的內(nèi)存循環(huán)引用和無法拋出異常的問題

Actor- 提供Actor模型避免多線程開發(fā)中進(jìn)行數(shù)據(jù)共享時發(fā)生的數(shù)據(jù)競爭問題，同時避免在使用鎖時帶來的死鎖等問題

快速

值類型- 相比class不需要額外的堆內(nèi)存分配/釋放和更少的內(nèi)存消耗

方法靜態(tài)派發(fā)- 方法調(diào)用支持靜態(tài)調(diào)用相比原有ObjC消息轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)用性能更好

編譯器優(yōu)化- Swift的靜態(tài)性可以使編譯器做更多優(yōu)化。例如Tree Shaking相關(guān)優(yōu)化移除未使用的類型/方法等減少二進(jìn)制文件大小。使用靜態(tài)派發(fā)/方法內(nèi)聯(lián)優(yōu)化/泛型特化/寫時復(fù)制等優(yōu)化提高運行時性能

提示：ObjC消息派發(fā)會導(dǎo)致編譯器無法進(jìn)行移除無用方法/類的優(yōu)化，編譯器并不知道是否可能被用到。

ARC優(yōu)化- 雖然和ObjC一樣都是使用ARC，Swift通過編譯器優(yōu)化，可以進(jìn)行更快的內(nèi)存回收和更少的內(nèi)存引用計數(shù)管理

提示：相比ObjC，Swift內(nèi)部不需要使用autorelease進(jìn)行管理。

三、代碼質(zhì)量指標(biāo)

以上是一些常見的代碼質(zhì)量指標(biāo)。我們的目標(biāo)是如何更好的使用Swift編寫出符合代碼質(zhì)量指標(biāo)要求的代碼。

提示：本文不涉及設(shè)計模式/架構(gòu)，更多關(guān)注如何通過合理使用Swift特性做局部代碼段的重構(gòu)。

一些不錯的實踐

利用編譯檢查

減少使用Any/AnyObject

因為Any/AnyObject缺少明確的類型信息，編譯器無法進(jìn)行類型檢查，會帶來一些問題：

編譯器無法檢查類型是否正確保證類型安全

代碼中大量的as?轉(zhuǎn)換

類型的缺失導(dǎo)致編譯器無法做一些潛在的編譯優(yōu)化

使用as?帶來的問題

當(dāng)使用Any/AnyObject時會頻繁使用as?進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。這好像沒什么問題因為使用as?并不會導(dǎo)致程序Crash。不過代碼錯誤至少應(yīng)該分為兩類，一類是程序本身的錯誤通常會引發(fā)Crash，另外一種是業(yè)務(wù)邏輯錯誤。使用as?只是避免了程序錯誤Crash，但是并不能防止業(yè)務(wù)邏輯錯誤。

func do(data: Any?) {
    guard let string = data as? String else {
        return
    }
    // 
}


do(1)
do("")

以上面的例子為例，我們進(jìn)行了as?轉(zhuǎn)換，當(dāng)data為String時才會進(jìn)行處理。但是當(dāng)do方法內(nèi)String類型發(fā)生了改變函數(shù)，使用方并不知道已變更沒有做相應(yīng)的適配，這時候就會造成業(yè)務(wù)邏輯的錯誤。

提示：這類錯誤通常更難發(fā)現(xiàn)，這也是我們在一次真實bug場景遇到的。

使用自定義類型代替Dictionary

代碼中大量Dictionary數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)會降低代碼可維護(hù)性，同時帶來潛在的bug：

key需要字符串硬編碼，編譯時無法檢查

value沒有類型限制。修改時類型無法限制，讀取時需要重復(fù)類型轉(zhuǎn)換和解包操作

無法利用空安全特性，指定某個屬性必須有值

提示：自定義類型還有個好處，例如JSON轉(zhuǎn)自定義類型時會進(jìn)行類型/nil/屬性名檢查，可以避免將錯誤數(shù)據(jù)丟到下一層。

不推薦

let dic: [String: Any]
let num = dic["value"] as? Int
dic["name"] = "name"

推薦

struct Data {
  let num: Int
  var name: String?
}
let num = data.num
data.name = "name"

適合使用Dictionary的場景

數(shù)據(jù)不使用- 數(shù)據(jù)并不讀取只是用來傳遞。

解耦- 1.組件間通信解耦使用HashMap傳遞參數(shù)進(jìn)行通信。2.跨技術(shù)棧邊界的場景，混合棧間通信/前后端通信使用HashMap/JSON進(jìn)行通信。

使用枚舉關(guān)聯(lián)值代替Any

例如使用枚舉改造NSAttributedStringAPI，原有APIvalue為Any類型無法限制特定的類型。

優(yōu)化前

let string = NSMutableAttributedString()
string.addAttribute(.foregroundColor, value: UIColor.red, range: range)

改造后

enum NSAttributedStringKey {
  case foregroundColor(UIColor)
}
let string = NSMutableAttributedString()
string.addAttribute(.foregroundColor(UIColor.red), range: range) // 不傳遞Color會報錯

使用泛型/協(xié)議關(guān)聯(lián)類型代替Any

使用泛型或協(xié)議關(guān)聯(lián)類型代替Any，通過泛型類型約束來使編譯器進(jìn)行更多的類型檢查。

使用枚舉/常量代替硬編碼

代碼中存在重復(fù)的硬編碼字符串/數(shù)字，在修改時可能會因為不同步引發(fā)bug。盡可能減少硬編碼字符串/數(shù)字，使用枚舉或常量代替。

使用KeyPath代替字符串硬編碼

KeyPath包含屬性名和類型信息，可以避免硬編碼字符串，同時當(dāng)屬性名或類型改變時編譯器會進(jìn)行檢查。

不推薦

class SomeClass: NSObject {
    @objc dynamic var someProperty: Int
    init(someProperty: Int) {
        self.someProperty = someProperty
    }
}
let object = SomeClass(someProperty: 10)
object.observeValue(forKeyPath: "", of: nil, change: nil, context: nil)

推薦

let object = SomeClass(someProperty: 10)
object.observe(.someProperty) { object, change in
}

內(nèi)存安全

減少使用!屬性

!屬性會在讀取時隱式強(qiáng)解包，當(dāng)值不存在時產(chǎn)生運行時異常導(dǎo)致Crash。

class ViewController: UIViewController {
    @IBOutlet private var label: UILabel! // @IBOutlet需要使用!
}

減少使用!進(jìn)行強(qiáng)解包

使用!強(qiáng)解包會在值不存在時產(chǎn)生運行時異常導(dǎo)致Crash。

var num: Int?
let num2 = num! // 錯誤

提示：建議只在小范圍的局部代碼段使用!強(qiáng)解包。

避免使用try!進(jìn)行錯誤處理

使用try!會在方法拋出異常時產(chǎn)生運行時異常導(dǎo)致Crash。

try! method()

使用weak/unowned避免循環(huán)引用

resource.request().onComplete { [weak self] response in
  guard let self = self else {
    return
  }
  let model = self.updateModel(response)
  self.updateUI(model)
}


resource.request().onComplete { [unowned self] response in
  let model = self.updateModel(response)
  self.updateUI(model)
}

減少使用unowned

unowned在值不存在時會產(chǎn)生運行時異常導(dǎo)致Crash，只有在確定self一定會存在時才使用unowned。

class Class {
    @objc unowned var object: Object
    @objc weak var object: Object?
}

unowned/weak區(qū)別：

weak - 必須設(shè)置為可選值，會進(jìn)行弱引用處理性能更差。會自動設(shè)置為nil

unowned - 可以不設(shè)置為可選值，不會進(jìn)行弱引用處理性能更好。但是不會自動設(shè)置為nil, 如果self已釋放會觸發(fā)錯誤.

錯誤處理方式

可選值- 調(diào)用方并不關(guān)注內(nèi)部可能會發(fā)生錯誤，當(dāng)發(fā)生錯誤時返回nil

try/catch- 明確提示調(diào)用方需要處理異常，需要實現(xiàn)Error協(xié)議定義明確的錯誤類型

assert - 斷言。只能在Debug模式下生效

precondition- 和assert類似，可以再Debug/Release模式下生效

fatalError- 產(chǎn)生運行時崩潰會導(dǎo)致Crash，應(yīng)避免使用

Result- 通常用于閉包異步回調(diào)返回值

減少使用可選值

可選值的價值在于通過明確標(biāo)識值可能會為nil并且編譯器強(qiáng)制對值進(jìn)行nil判斷。但是不應(yīng)該隨意的定義可選值，可選值不能用let定義，并且使用時必須進(jìn)行解包操作相對比較繁瑣。在代碼設(shè)計時應(yīng)考慮這個值是否有可能為nil，只在合適的場景使用可選值。

使用init注入代替可選值屬性

不推薦

class Object {
  var num: Int?
}
let object = Object()
object.num = 1

推薦

class Object {
  let num: Int


  init(num: Int) {
    self.num = num
  }
}
let object = Object(num: 1)

避免隨意給予可選值默認(rèn)值

在使用可選值時，通常我們需要在可選值為nil時進(jìn)行異常處理。有時候我們會通過給予可選值默認(rèn)值的方式來處理。但是這里應(yīng)考慮在什么場景下可以給予默認(rèn)值。在不能給予默認(rèn)值的場景應(yīng)當(dāng)及時使用return或拋出異常，避免錯誤的值被傳遞到更多的業(yè)務(wù)流程。

不推薦

func confirmOrder(id: String) {}
// 給予錯誤的值會導(dǎo)致錯誤的值被傳遞到更多的業(yè)務(wù)流程
confirmOrder(id: orderId ?? "")

推薦

func confirmOrder(id: String) {}


guard let orderId = orderId else {
    // 異常處理
    return
}
confirmOrder(id: orderId)

提示：通常強(qiáng)業(yè)務(wù)相關(guān)的值不能給予默認(rèn)值：例如商品/訂單id或是價格。在可以使用兜底邏輯的場景使用默認(rèn)值，例如默認(rèn)文字/文字顏色。

使用枚舉優(yōu)化可選值

Object結(jié)構(gòu)同時只會有一個值存在：

優(yōu)化前

class Object {
    var name: Int?
    var num: Int?
}

優(yōu)化后

降低內(nèi)存占用-枚舉關(guān)聯(lián)類型的大小取決于最大的關(guān)聯(lián)類型大小

邏輯更清晰- 使用enum相比大量使用if/else邏輯更清晰

enum CustomType {
    case name(String)
    case num(Int)
}

減少var屬性

使用計算屬性

使用計算屬性可以減少多個變量同步帶來的潛在bug。

不推薦

class model {
  var data: Object?
  var loaded: Bool
}
model.data = Object()
loaded = false

推薦

class model {
  var data: Object?
  var loaded: Bool {
    return data != nil
  }
}
model.data = Object()

提示：計算屬性因為每次都會重復(fù)計算，所以計算過程需要輕量避免帶來性能問題。

控制流

使用filter/reduce/map代替for循環(huán)

使用filter/reduce/map可以帶來很多好處，包括更少的局部變量，減少模板代碼，代碼更加清晰，可讀性更高。

不推薦

let nums = [1, 2, 3]
var result = []
for num in nums {
    if num < 3 {
        result.append(String(num))
    }
}
// result = ["1", "2"]

推薦

let nums = [1, 2, 3]
let result = nums.filter { $0 < 3 }.map { String($0) }
// result = ["1", "2"]

使用guard進(jìn)行提前返回

推薦

guard !a else {
    return
}
guard !b else {
    return
}
// do

不推薦

if a {
    if b {
        // do
    }
}

使用三元運算符?:

推薦

let b = true
let a = b ? 1 : 2


let c: Int?
let b = c ?? 1

不推薦

var a: Int?
if b {
    a = 1
} else {
    a = 2
}

使用for where優(yōu)化循環(huán)

for循環(huán)添加where語句，只有當(dāng)where條件滿足時才會進(jìn)入循環(huán)

不推薦

for item in collection {
  if item.hasProperty {
    // ...
  }
}

推薦

for item in collection where item.hasProperty {
  // item.hasProperty == true，才會進(jìn)入循環(huán)
}

使用defer

defer可以保證在函數(shù)退出前一定會執(zhí)行。可以使用defer中實現(xiàn)退出時一定會執(zhí)行的操作例如資源釋放等避免遺漏。

func method() {
    lock.lock()
    defer {
        lock.unlock()
        // 會在method作用域結(jié)束的時候調(diào)用
    }
    // do
}

字符串

使用"""

在定義復(fù)雜字符串時，使用多行字符串字面量可以保持原有字符串的換行符號/引號等特殊字符，不需要使用進(jìn)行轉(zhuǎn)義。

let quotation = """
The White Rabbit put on his spectacles.  "Where shall I begin,
please your Majesty?" he asked.


"Begin at the beginning," the King said gravely, "and go on
till you come to the end; then stop."
"""

提示：上面字符串中的""和換行可以自動保留。

使用字符串插值

使用字符串插值可以提高代碼可讀性。

不推薦

let multiplier = 3
let message = String(multiplier) + "times 2.5 is" + String((Double(multiplier) * 2.5))

推薦

let multiplier = 3
let message = "(multiplier) times 2.5 is (Double(multiplier) * 2.5)"

集合

使用標(biāo)準(zhǔn)庫提供的高階函數(shù)

不推薦

var nums = []
nums.count == 0
nums[0]

推薦

var nums = []
nums.isEmpty
nums.first

訪問控制

Swift中默認(rèn)訪問控制級別為internal。編碼中應(yīng)當(dāng)盡可能減小屬性/方法/類型的訪問控制級別隱藏內(nèi)部實現(xiàn)。

提示：同時也有利于編譯器進(jìn)行優(yōu)化。

使用private/fileprivate修飾私有屬性和方法

private let num = 1
class MyClass {
    private var num: Int
}

使用private(set)修飾外部只讀/內(nèi)部可讀寫屬性

class MyClass {
    private(set) var num = 1
}
let num = MyClass().num
MyClass().num = 2 // 會編譯報錯

函數(shù)

使用參數(shù)默認(rèn)值

使用參數(shù)默認(rèn)值，可以使調(diào)用方傳遞更少的參數(shù)。

不推薦

func test(a: Int, b: String?, c: Int?) {
}
test(1, nil, nil)

推薦

func test(a: Int, b: String? = nil, c: Int? = nil) {
}
test(1)

提示：相比ObjC，參數(shù)默認(rèn)值也可以讓我們定義更少的方法。

限制參數(shù)數(shù)量

當(dāng)方法參數(shù)過多時考慮使用自定義類型代替。

不推薦

func f(a: Int, b: Int, c: Int, d: Int, e: Int, f: Int) {
}

推薦

struct Params {
    let a, b, c, d, e, f: Int
}
func f(params: Params) {
}

使用@discardableResult

某些方法使用方并不一定會處理返回值，可以考慮添加@discardableResult標(biāo)識提示Xcode允許不處理返回值不進(jìn)行warning提示。

// 上報方法使用方不關(guān)心是否成功
func report(id: String) -> Bool {} 


@discardableResult func report2(id: String) -> Bool {}


report("1") // 編譯器會警告
report2("1") // 不處理返回值編譯器不會警告

元組

避免過長的元組

元組雖然具有類型信息，但是并不包含變量名信息，使用方并不清晰知道變量的含義。所以當(dāng)元組數(shù)量過多時考慮使用自定義類型代替。

func test() -> (Int, Int, Int) {


}


let (a, b, c) = test()
// a，b，c類型一致，沒有命名信息不清楚每個變量的含義

系統(tǒng)庫

KVO/Notification使用blockAPI

block API的優(yōu)勢：

KVO可以支持KeyPath

不需要主動移除監(jiān)聽，observer釋放時自動移除監(jiān)聽

不推薦

class Object: NSObject {
  init() {
    super.init()
    addObserver(self, forKeyPath: "value", options: .new, context: nil)
    NotificationCenter.default.addObserver(self, selector: #selector(test), name: NSNotification.Name(rawValue: ""), object: nil)
  }


  override class func observeValue(forKeyPath keyPath: String?, of object: Any?, change: [NSKeyValueChangeKey : Any]?, context: UnsafeMutableRawPointer?) {
  }


  @objc private func test() {
  }


  deinit {
    removeObserver(self, forKeyPath: "value")
    NotificationCenter.default.removeObserver(self)
  }


}

推薦

class Object: NSObject {


  private var observer: AnyObserver?
  private var kvoObserver: NSKeyValueObservation?


  init() {
    super.init()
    observer = NotificationCenter.default.addObserver(forName: NSNotification.Name(rawValue: ""), object: nil, queue: nil) { (_) in 
    }
    kvoObserver = foo.observe(.value, options: [.new]) { (foo, change) in
    }
  }
}

Protocol

使用protocol代替繼承

Swift中針對protocol提供了很多新特性，例如默認(rèn)實現(xiàn)，關(guān)聯(lián)類型，支持值類型。在代碼設(shè)計時可以優(yōu)先考慮使用protocol來避免臃腫的父類同時更多使用值類型。

提示：一些無法用protocol替代繼承的場景：1.需要繼承NSObject子類。2.需要調(diào)用super方法。3.實現(xiàn)抽象類的能力。

Extension

使用extension組織代碼

使用extension將私有方法/父類方法/協(xié)議方法等不同功能代碼進(jìn)行分離更加清晰/易維護(hù)。

class MyViewController: UIViewController {
  // class stuff here
}
// MARK: - Private
extension: MyViewController {
    private func method() {}
}
// MARK: - UITableViewDataSource
extension MyViewController: UITableViewDataSource {
  // table view data source methods
}
// MARK: - UIScrollViewDelegate
extension MyViewController: UIScrollViewDelegate {
  // scroll view delegate methods
}

代碼風(fēng)格

良好的代碼風(fēng)格可以提高代碼的可讀性，統(tǒng)一的代碼風(fēng)格可以降低團(tuán)隊內(nèi)相互理解成本。對于Swift的代碼格式化建議使用自動格式化工具實現(xiàn)，將自動格式化添加到代碼提交流程，通過定義Lint規(guī)則統(tǒng)一團(tuán)隊內(nèi)代碼風(fēng)格。考慮使用SwiftFormat和SwiftLint。

提示：SwiftFormat主要關(guān)注代碼樣式的格式化，SwiftLint可以使用autocorrect自動修復(fù)部分不規(guī)范的代碼。

常見的自動格式化修正

移除多余的;

最多只保留一行換行

自動對齊空格

限制每行的寬度自動換行

性能優(yōu)化

性能優(yōu)化上主要關(guān)注提高運行時性能和降低二進(jìn)制體積。需要考慮如何更好的使用Swift特性，同時提供更多信息給編譯器進(jìn)行優(yōu)化。

使用Whole Module Optimization

當(dāng)Xcode開啟WMO優(yōu)化時，編譯器可以將整個程序編譯為一個文件進(jìn)行更多的優(yōu)化。例如通過推斷final/函數(shù)內(nèi)聯(lián)/泛型特化更多使用靜態(tài)派發(fā)，并且可以移除部分未使用的代碼。

使用源代碼打包

當(dāng)我們使用組件化時，為了提高編譯速度和打包效率，通常單個組件獨立編譯生成靜態(tài)庫，最后多個組件直接使用靜態(tài)庫進(jìn)行打包。這種場景下WMO僅針對internal以內(nèi)作用域生效，對于public/open缺少外部使用信息所以無法進(jìn)行優(yōu)化。所以對于大量使用Swift的項目，使用全量代碼打包更有利于編譯器做更多優(yōu)化。

減少方法動態(tài)派發(fā)

使用final-class/方法/屬性申明為final，編譯器可以優(yōu)化為靜態(tài)派發(fā)

使用private-方法/屬性申明為private，編譯器可以優(yōu)化為靜態(tài)派發(fā)

避免使用dynamic-dynamic會使方法通過ObjC消息轉(zhuǎn)發(fā)的方式派發(fā)

使用WMO- 編譯器可以自動分析推斷出final優(yōu)化為靜態(tài)派發(fā)

使用Slice共享內(nèi)存優(yōu)化性能

在使用Array/String時，可以使用Slice切片獲取一部分?jǐn)?shù)據(jù)。Slice保存對原始Array/String的引用共享內(nèi)存數(shù)據(jù)，不需要重新分配空間進(jìn)行存儲。

let midpoint = absences.count / 2


let firstHalf = absences[..

提示：應(yīng)避免一直持有Slice，Slice會延長原始Array/String的生命周期導(dǎo)致無法被釋放造成內(nèi)存泄漏。

protocol添加AnyObject

protocol AnyProtocol {}


protocol ObjectProtocol: AnyObject {}

當(dāng)protocol僅限制為class使用時，繼承AnyObject協(xié)議可以使編譯器不需要考慮值類型實現(xiàn)，提高運行時性能。

使用@inlinable進(jìn)行方法內(nèi)聯(lián)優(yōu)化

// 原始代碼
let label = UILabel().then {
    $0.textAlignment = .center
    $0.textColor = UIColor.black
    $0.text = "Hello, World!"
}

以then庫為例，他使用閉包進(jìn)行對象初始化以后的相關(guān)設(shè)置。但是 then 方法以及閉包也會帶來額外的性能消耗。

內(nèi)聯(lián)優(yōu)化

@inlinable
public func then(_ block: (Self) throws -> Void) rethrows -> Self {
    try block(self)
    return self
}


// 編譯器內(nèi)聯(lián)優(yōu)化后
let label = UILabel() 
label.textAlignment = .center
label.textColor = UIColor.black
label.text = "Hello, World!"

屬性

使用lazy延時初始化屬性

class View {
    var lazy label: UILabel = {
        let label = UILabel()
        self.addSubView(label)
        return label
    }()
}

lazy屬性初始化會延遲到第一次使用時，常見的使用場景：

初始化比較耗時

可能不會被使用到

初始化過程需要使用self

提示：lazy屬性不能保證線程安全

避免使用private let屬性

private let屬性會增加每個class對象的內(nèi)存大小。同時會增加包大小，因為需要為屬性生成相關(guān)的信息?？梢钥紤]使用文件級private let申明或static常量代替。

不推薦

class Object {
    private let title = "12345"
}

推薦

private let title = "12345"
class Object {
    static let title = ""
}

提示：這里并不包括通過init初始化注入的屬性。

使用didSet/willSet時進(jìn)行Diff

某些場景需要使用didSet/willSet屬性檢查器監(jiān)控屬性變化，做一些額外的計算。但是由于didSet/willSet并不會檢查新/舊值是否相同，可以考慮添加新/舊值判斷，只有當(dāng)值真的改變時才進(jìn)行運算提高性能。

優(yōu)化前

class Object {
    var orderId: String? {
        didSet {
            // 拉取接口等操作
        }
    }
}

例如上面的例子，當(dāng)每一次orderId變更時需要重新拉取當(dāng)前訂單的數(shù)據(jù)，但是當(dāng)orderId值一樣時，拉取訂單數(shù)據(jù)是無效執(zhí)行。

優(yōu)化后

class Object {
    var orderId: String? {
        didSet {
            // 判斷新舊值是否相等
            guard oldValue != orderId else {
                return
            }
            // 拉取接口等操作
        }
    }
}

集合

集合使用lazy延遲序列

var nums = [1, 2, 3]
var result = nums.lazy.map { String($0) }
result[0] // 對1進(jìn)行map操作
result[1] // 對2進(jìn)行map操作

在集合操作時使用lazy，可以將數(shù)組運算操作推遲到第一次使用時，避免一次性全部計算。

提示：例如長列表，我們需要創(chuàng)建每個cell對應(yīng)的視圖模型，一次性創(chuàng)建太耗費時間。

?

使用合適的集合方法優(yōu)化性能

不推薦

var items = [1, 2, 3]
items.filter({ $0 > 1 }).first // 查找出所有大于1的元素，之后找出第一個

推薦

var items = [1, 2, 3]
items.first(where: { $0 > 1 }) // 查找出第一個大于1的元素直接返回

使用值類型

Swift中的值類型主要是結(jié)構(gòu)體/枚舉/元組。

啟動性能- APP啟動時值類型沒有額外的消耗，class有一定額外的消耗。

運行時性能- 值類型不需要在堆上分配空間/額外的引用計數(shù)管理。更少的內(nèi)存占用和更快的性能。

包大小- 相比class，值類型不需要創(chuàng)建ObjC類對應(yīng)的ro_data_t數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

提示：class即使沒有繼承NSObject也會生成ro_data_t，里面包含了ivars屬性信息。如果屬性/方法申明為@objc還會生成對應(yīng)的方法列表。

提示：struct無法代替class的一些場景：1.需要使用繼承調(diào)用super。2.需要使用引用類型。3.需要使用deinit。4.需要在運行時動態(tài)轉(zhuǎn)換一個實例的類型。

提示：不是所有struct都會保存在棧上，部分?jǐn)?shù)據(jù)大的struct也會保存在堆上。

集合元素使用值類型

集合元素使用值類型。因為NSArray并不支持值類型，編譯器不需要處理可能需要橋接到NSArray的場景，可以移除部分消耗。

純靜態(tài)類型避免使用class

當(dāng)class只包含靜態(tài)方法/屬性時，考慮使用enum代替class，因為class會生成更多的二進(jìn)制代碼。

不推薦

class Object {
    static var num: Int
    static func test() {}
}

推薦

enum Object {
    static var num: Int
    static func test() {}
}

提示：為什么用enum而不是struct，因為struct會額外生成init方法。

值類型性能優(yōu)化

考慮使用引用類型

值類型為了維持值語義，會在每次賦值/參數(shù)傳遞/修改時進(jìn)行復(fù)制。雖然編譯器本身會做一些優(yōu)化，例如寫時復(fù)制優(yōu)化，在修改時減少復(fù)制頻率，但是這僅針對于標(biāo)準(zhǔn)庫提供的集合和String結(jié)構(gòu)有效，對于自定義結(jié)構(gòu)需要自己實現(xiàn)。對于參數(shù)傳遞編譯器在一些場景會優(yōu)化為直接傳遞引用的方式避免復(fù)制行為。

但是對于一些數(shù)據(jù)特別大的結(jié)構(gòu)，同時需要頻繁變更修改時也可以考慮使用引用類型實現(xiàn)。

使用inout傳遞參數(shù)減少復(fù)制

雖然編譯器本身會進(jìn)行寫時復(fù)制的優(yōu)化，但是部分場景編譯器無法處理。

不推薦

func append_one(_ a: [Int]) -> [Int] {
  var a = a
  a.append(1) // 無法被編譯器優(yōu)化，因為這時候有2個引用持有數(shù)組
  return a
}


var a = [1, 2, 3]
a = append_one(a)

推薦

直接使用inout傳遞參數(shù)

func append_one_in_place(a: inout [Int]) {
  a.append(1)
}


var a = [1, 2, 3]
append_one_in_place(&a)

使用isKnownUniquelyReferenced實現(xiàn)寫時復(fù)制

默認(rèn)情況下結(jié)構(gòu)體中包含引用類型，在修改時只會重新拷貝引用。但是我們希望CustomData具備值類型的特性，所以當(dāng)修改時需要重新復(fù)制NSMutableData避免復(fù)用。但是復(fù)制操作本身是耗時操作，我們希望可以減少一些不必要的復(fù)制。

優(yōu)化前

struct CustomData {
    fileprivate var _data: NSMutableData
    var _dataForWriting: NSMutableData {
        mutating get {
            _data = _data.mutableCopy() as! NSMutableData
            return _data
        }
    }
    init(_ data: NSData) {
        self._data = data.mutableCopy() as! NSMutableData
    }


    mutating func append(_ other: MyData) {
        _dataForWriting.append(other._data as Data)
    }
}


var buffer = CustomData(NSData())
for _ in 0..<5 {
    buffer.append(x) // 每一次調(diào)用都會復(fù)制
}

優(yōu)化后

使用isKnownUniquelyReferenced檢查如果是唯一引用不進(jìn)行復(fù)制。

final class Box {
    var unbox: A
    init(_ value: A) { self.unbox = value }
}


struct CustomData {
    fileprivate var _data: Box
    var _dataForWriting: NSMutableData {
        mutating get {
            // 檢查引用是否唯一
            if !isKnownUniquelyReferenced(&_data) {
                _data = Box(_data.unbox.mutableCopy() as! NSMutableData)
            }
            return _data.unbox
        }
    }
    init(_ data: NSData) {
        self._data = Box(data.mutableCopy() as! NSMutableData)
    }
}


var buffer = CustomData(NSData())
for _ in 0..<5 {
    buffer.append(x) // 只會在第一次調(diào)用時進(jìn)行復(fù)制
}

提示：對于ObjC類型isKnownUniquelyReferenced會直接返回false。

減少使用Objc特性

避免使用Objc類型

盡可能避免在Swift中使用NSString/NSArray/NSDictionary等ObjC基礎(chǔ)類型。以Dictionary為例，雖然Swift Runtime可以在NSArray和Array之間進(jìn)行隱式橋接需要O(1)的時間。但是字典當(dāng)Key和Value既不是類也不是@objc協(xié)議時，需要對每個值進(jìn)行橋接，可能會導(dǎo)致消耗O(n)時間。

減少添加@objc標(biāo)識

@objc標(biāo)識雖然不會強(qiáng)制使用消息轉(zhuǎn)發(fā)的方式來調(diào)用方法/屬性，但是他會默認(rèn)ObjC是可見的會生成和ObjC一樣的ro_data_t結(jié)構(gòu)。

避免使用@objcMembers

使用@objcMembers修飾的類，默認(rèn)會為類/屬性/方法/擴(kuò)展都加上@objc標(biāo)識。

@objcMembers class Object: NSObject {
}

提示：你也可以使用@nonobjc取消支持ObjC。

避免繼承NSObject

你只需要在需要使用NSObject特性時才需要繼承，例如需要實現(xiàn)UITableViewDataSource相關(guān)協(xié)議。

使用let變量/屬性

優(yōu)化集合創(chuàng)建

集合不需要修改時，使用let修飾，編譯器會優(yōu)化創(chuàng)建集合的性能。例如針對let集合，編譯器在創(chuàng)建時可以分配更小的內(nèi)存大小。

優(yōu)化逃逸閉包

在Swift中，當(dāng)捕獲var變量時編譯器需要生成一個在堆上的Box保存變量用于之后對于變量的讀/寫，同時需要額外的內(nèi)存管理操作。如果是let變量，編譯器可以保存值復(fù)制或引用，避免使用Box。

避免使用大型struct使用class代替

大型struct通常是指屬性特別多并且嵌套類型很多。目前swift編譯器針對struct等值類型編譯優(yōu)化處理的并不好，會生成大量的assignWithCopy、assignWithCopy等copy相關(guān)方法，生成大量的二進(jìn)制代碼。使用class類型可以避免生成相關(guān)的copy方法。

提示：不要小看這部分二進(jìn)制的影響，個人在日常項目中遇到過復(fù)雜的大型struct能生成幾百KB的二進(jìn)制代碼。但是目前并沒有好的方法去發(fā)現(xiàn)這類struct去做優(yōu)化，只能通過相關(guān)工具去查看生成的二進(jìn)制詳細(xì)信息。希望官方可以早點優(yōu)化。

優(yōu)先使用Encodable/Decodable協(xié)議代替Codable

因為實現(xiàn)Encodable和Decodable協(xié)議的結(jié)構(gòu)，編譯器在編譯時會自動生成對應(yīng)的init(from decoder: Decoder)和encode(to: Encoder)方法。Codable同時實現(xiàn)了Encodable和Decodable協(xié)議，但是大部分場景下我們只需要encode或decode能力，所以明確指定實現(xiàn)Encodable或Decodable協(xié)議可以減少生成對應(yīng)的方法減少包體積。

提示：對于屬性比較多的類型結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大的二進(jìn)制代碼，有興趣可以用相關(guān)的工具看看生成的二進(jìn)制文件。

減少使用Equatable協(xié)議

因為實現(xiàn)Equatable協(xié)議的結(jié)構(gòu)，編譯器在編譯時會自動生成對應(yīng)的equal方法。默認(rèn)實現(xiàn)是針對所有字段進(jìn)行比較會生成大量的代碼。所以當(dāng)我們不需要實現(xiàn)==比較能力時不要實現(xiàn)Equatable或者對于屬性特別多的類型也可以考慮重寫Equatable協(xié)議，只針對部分屬性進(jìn)行比較，這樣可以生成更少的代碼減少包體積。

提示：對于屬性特別多的類型也可以考慮重寫Equatable協(xié)議，只針對部分屬性進(jìn)行比較，同時也可以提升性能。

四、總結(jié)

個人從Swift3.0開始將Swift作為第一語言使用。編寫Swift代碼并不只是簡單對于ObjC代碼的翻譯/重寫，需要對于Swift特性更多的理解才能更好的利用這些特性帶來更多的收益。同時我們需要關(guān)注每個版本Swift的優(yōu)化/改進(jìn)和新特性。在這過程中也會提高我們的編碼能力，加深對于一些通用編程概念/思想的理解，包括空安全、值類型、協(xié)程、不共享數(shù)據(jù)的Actor并發(fā)模型、函數(shù)式編程、面向協(xié)議編程、內(nèi)存所有權(quán)等。對于新的現(xiàn)代編程語言例如Swift/Dart/TS/Kotlin/Rust等，很多特性/思想都是相互借鑒，當(dāng)我們理解這些概念/思想以后對于理解其他語言也會更容易。

審核編輯：劉清