iOS Swift语言的成长

2015-03-06 17:32

The Death of Cocoa 

2015-03-06 Mattt NSHipster
iOS Swift语言的成长0
The Death of Cocoa

Cocoa实际就是Objective-C的标准库,包含了许多用语言编写程序最需要的一些框架,例如 Foundation、AppKit 和 Core Data。而 Cocoa Touch 基本上是用 UIKit 替换 AppKit,而且它与 Cocoa 在很多系统框架都是能互换的。

对于我们大多数人而言,苹果的简洁、优雅和它软硬件的结合是我们为什么在这个平台开发的原因。实际上,我们在这个网站上也从来不吝啬对 Cocoa 设计与功能的吹捧。

尽管如此,即使 Swift 才开始被使用几个月,Cocoa 已经开始失去它原有的光芒了。在语言方面,我们都见到了 Swift 是终结 Objective-C 的开始,但是作为基本库的Cocoa呢?(这 已经不是苹果第一次把它的标准库淘汰了,记得 Carbon 么)。

Swift的现代语言特性使用它产出的代码更安全也更有效率。但是,如果你觉得Swift只不过是苹果编译器团队在语言层面的一次小小的优化,其实也是能被理解的,因为Swift对传统应用开发的好处实在寥寥。

经过论证后,在战略上一开始让 Objective-C 与 Swift 代码并用是必要的,让团队里更有冒险精神的工程师把 Swift 加入既有工程对于这门新语言的广泛接受是十分关键的,但是由于所有精力都被放在了资源映射和API校对上,又有一个论点被提出来了:Cocoa 作为框架已经开始成为了一个累赘。

如果我们用 Swift 基本库重新建立一套 Foundation 会怎么样?我们会如何不同地实现呢?我们又能从过去的错误里学到什么?这在 NSHipster 里看起来像是个奇怪的主题,因为 NSHipster 毕竟是一个基于对 Objective-C 和 Cocoa 的热爱才建立起来的网站,但是,这依旧是一个值得尝试的主题。

所以,让我们来稍微花些时间往前看看未来的可能性来结束作为 iOS 开发者历史性的一年,。

如果说我看得更远,那是因为我站在巨人的肩膀上。
艾萨克·牛顿

我们所有高效的生产力其实都是亏欠于标准库的。

在做得好的情况下,标准库不仅提供了一些最常用基础架构的实现,而且他们用一种可移植的方式厘清了很多概念,这也是一门语言标准库偏离现有的习俗开始拥有自己的风格的时候。

例如,NSURLComponents 符合 RFC 3986 标准,并在文档里标说明很清楚。不仅 API 使用者自动地吸收了作为用法副产品的术语和概念,而且对于那些已经熟悉 RFC 3986 的新的 API 使用者依旧能积极地开始工作(究竟写文档有多容易呢?你还是点开链接自己去读文档吧)。

标准库理应实现标准。

当我们说科技应该更直觉化,我们一般的意思是他们应该与我们之前熟悉的东西相似。从 IETF、ISO 等来的标准应该作为新标准库建立的根基。

基于这个断言,让我们来看看一些 Cocoa 做过的具体的例子,并看看一个新的 Swift 基本库在哪些地方可以提高。

Numbers

Number是一个纯粹封装了整数、浮点数、双精度数和布尔值等原始数据类型的对象。没有了以上顾虑的 Swift ,倒是没有建立这个结构的必要了。

Swift标准库已经通过绝妙的上层函数与操作符的结合与类型继承在建立基本数值类型上做了很棒的工作(额外加分项还有包括 二进制文件的文字化、八进制十六进制与十进制的相加)。由于缺乏一些现在比较真实的反馈,这里只有一些可以被加进来的建议:

  • NSDecimalNumber 的一个合适的替换者。Swift 的 Double 在文档上说是有64位的,而 NSDecimalNumber 是可以代表"可以表示为 小数部分x10^次方 的任意数,小数部分是一个高达38位的十进制数,而指数部分则是可以从 -128 到 127 的整数"。同时,这个代码段也为Swift的 NSDecimalNumber 提供了一些必要的补充。

  • 复数的支持,例如在这个代码段里说的。

  • 更简单的本地的随机数生成方法。这个代码段提供了一些类似的例子。

  • 一些通过 Swift 的重载,为单个或多个数的运算提供统一的接口,例如 Surge 里做的。

  • 在 Playgrounds 里增加增加一些内置的计算框架,例如 Euler 所作的,那在 Playgrounds 还能变成一个很好的教学工具。

  • String

    字符串的危险在于它能够编码如此不同的信息,例如在前文所述:

    字符串可能是在计算里最通用的数据类型了。他们能传递符号、编码数值、连接键值、表示支援了路径、储存与发信息和格式化的内容。

    尽管如此,NSString 可能有些太过通用了。虽然它处理Unicode的时候信手拈来,但是整个API被字符串和路径的混合所负累,stringByAppendingPathComponent: 和与它类似的方法都十分有用,但是这个有用最终导致了把URL当做字符串的滥用。

    以上其实是因为像类似于 @"this" (一个字符串本身)比 [NSURL URLWithString:@"that"] (一个构造函数)要方便多了。但是,有了 Swift 字符串转换工具,建立URL或者路径将会更容易。

    Swift 的 String 一个真心聪明的设计选择是,它在内部使用了与编码无关的Unicode字符串,并暴露了以下编码方式:

  • UTF-8 字符集(通过 String 的 utf8 属性访问)

  • UTF-16 字符集(通过 String 的 utf16 属性访问)

  • 21位的 Unicode 标量,相当于字符串的 UTF-32 编码 (通过 String 的 unicodeScalars 属性访问)

  • 对 Swift 的 String 的唯一一个小抱怨就是,它的功能多少有些被它上层函数隐蔽的命名方式所掩盖了。许多开发者都被训练成打一个 . 然后等待着方法自动完成蹦出来类似 count 的属性,用类似 countElements 之类的上层函数查阅起来相较而言肯定没那么明显。(再一次强调,正如在协议的默认实现)一篇文章里描述的一样,这可以通过 Xcode 或者 Swift 本身桥接模糊函数来解决。

    URI、URL 和 URN

    一个理想的URL实现应该是一个由 NSURLComponents 构成的值的类型(也就是结构),它能避免所有之前提到的在 NSString 里路径相关的 API,还有这些。根据 RFC 4395,一个清晰的 URL 策略实现应该减少与文件路径的耦合,而这正是 NSURL 在做的。根据 RFC 2141,一个漂亮的URN实现一定会让开发者意识到 URN 是什么、URIs、URL 和 URN 是如何互相联系的,并因此让开发者感觉满眼惊奇(再一次,这些都是一些可传移植的技能)。

    数据结构

    从发生器、序列到集合,Swift 的基础数据结构还挺美好的。Array 和 Dictionary 语法糖的设计很好地与越来越有趣的底层标注库的边界达到了平衡。

    在如此强壮的基础类型的基础上,一个只上了本科计算机科学课程的人都能用这些数据结构的结合十分容易地创造产品。加上维基百科和一个闲暇的下午,基本上每个人都能做到、至少能几近能做到。

    如果Swift标准库能提供类似树、单向链表、双向链表、栈、列表等结构的标准实现那就更好了,不过我只做一个举例:无序数据集(Set)。

    在 Foundation 框架里的三大集合分别是 NSArray、NSDictionary、和 NSSet(以及他们的可变对应),而在 Swift 里,Set 是唯一缺失的。作为一个基础数据结构,它能应用到很广泛的案例当中。特别是对于 Swift,集合能解决越来越尴尬的语言问题的其中一个 RawOptionSetType。

    另外,Nate Cook 已经实现了一个漂亮、完备的 Set 实现供您参考。

    日期和时间

    日历功能是Cocoa里历史最悠久也是最健壮的功能之一了吧。相较于其他语言令人恐惧的日期编程,你不会在用 NSDate 或者 NSCalendar 的时候有类似的恐惧。尽管如此,它还是越来越难用并且难以扩展。

    为了进行如计算从今天起一个月以后的日期的日历计算,你会用到 NSCalendar 和 NSDateComponents,这是正确的做法,但是至少,大部分开发者还在用 dateWithTimeIntervalSinceNow: 加以写死的秒数常数来计算时间间隔。悲剧的是,没有一个 API 能直接立马做以上功能,不过那也好过通过一个错的方式做到。

    另一个NSCalendar的一个小失误是它没有给新的日历功能提供接口,如果有时候我们需要实现法国公历还是很麻烦的。

    不过幸运的是,Swift 的所有新语言特性能用来非常优雅地解决这些问题,我已经完成了实现了一些,但是一个有通用术语的日历系统还是需要蛮多功夫的。如果你想带我一起完成这个挑战,这是我的一些想法。

    数据交换格式

    Objective-C 还有一个令人震惊的是,他竟然花了这么久(iOS 5 / OS X Lion!)才提供了一个标准方法来处理 JSON,盼望着用最流行的Web服务的数据交换格式的开发者只能被迫使用一堆互不兼容的第三方库。

    尽管如此,NSJSONSerialization 在 Swift 里依然是一场灾难,我们只能继续用第三方类库。

    Objective-CSwift

    NSData *data;NSError *error = nil;id JSON = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:data
                                              options:0
                                                error:&error];if (!error) {
        for (id product in JSON[@"products"]) {
            NSString *name = product[@"name"];
            NSNumber *price = product[@"price"];
    
            // ...
        }}

    帮苹果辩护一下的话,我曾经在WWDC Lab上问过一个苹果的工程师,为什么 iOS 经过了那么长时间才开始支持 JSON,他们的回答还是十分在理的,如下:

    苹果是一家需要有十分长远技术眼光的公司,而实际上要去看清一个像 JSON 的技术是否能持久还是昙花一现十分困难。苹果曾经发布过一个给 PubSub 用的框架,这个框架并没有被广泛了解或使用,但是苹果仍需要为一些可预测的未来给它提供支持,每项技术都是对工程师资源的一次赌博。

    数据排列和序列化是无聊的任务,无聊的任务更应该交给一个标注库去处理,苹果在开发Cocoa的时候就知道这个道理,他们据此开发了健壮的字符串和二进制文件机制属性列表,它是iOS和OSX的生命血液。也许预计其他的数据交换格式的长期发展是一件困难的事情,但是为紧急的技术提供官方支持的基础试用版本,能够帮开发者提供提高很多。

    正则表达式

    正杂表达式其实是足够可以有一本详尽的语法说明了的脚本语言/ /。如果Swift是从Cocoa演化过来,那最好能加入一个NSRegularExpression的继承者,例如这个封装。

    错误

    Objective-C 还是习惯用错误指针(NSError **)来处理运行时异常,而不是用 @throw 来抛出。以下是每一个 Cocoa 开发者应该熟悉的范式:

    Objective-C

    NSError *error = nil;BOOL success = [[NSFileManager defaultManager] moveItemAtPath:@"/path/to/target"
                                                           toPath:@"/path/to/destination"
                                                            error:&error];if (!success) {
        NSLog(@"%@", error);}

    返回的 error 是一个针对 Objective-C 只能有一个返回值的解决,如果有错误产生,NSError 的实例会被赋予一个包含错误详情的值,然后被返回。

    在 Swift 里,这一个范式其实是不必要了的,因为方法在Swift里能返回元组,顺便就把一个 optional 的可能的返回值和可能错误返回了:

    Swift

    func moveItemAtPath(from: String toPath to: String) -> (Bool, NSError?) { ... }

    我们甚至还能更进一步,来定义一个拥有泛型的Result类型,在成功与失败的时候返回相应的值:

    Swift

    struct Error { ... }public enum Result<T> {
        case Success(T)
        case Failure(Error)}

    用了上面这个范式,错误处理将被编译器强制着要考虑所有情况:

    Swift

    HTTPClient.getUser { (result) in
        switch result {
        case .Success(let user):  // Success
        case .Failure(let error): // Failure
        }}

    为了极大提升现有的纯Swift设置,上面这种范式已经在社区里出现。它对于编纂一些最有用的标准库并在为开发者提升讨论效率而创建的一个共有的话语习惯是十分有用的。

    AppKit 和 UIKit

    AppKit和UIKit是整篇讨论的主题,似乎他们俩在各自分开走路一步以后,又会在Swfit这里融合起来。一个更有意思的问题是,是否Swfit会拓展到 iOS 和 OS X 开发之上,例如系统级别的或者Web脚本,而这又会从根本上改变 Cocoa 作为一个基本库的角色。

    想得更远一些

    或许我们把一个基本库能成为的东西想得太小了。

    作为一个编程语言,Wolfram 有所有 Demo 之母的 Demo 集(抱歉冒犯了,Douglas Engelbart)。

    即使在另外一个平行宇宙,其他语言都不存在,Wolfram的语言本身也可以说是一团糟。

    这是一个他标准库提供功能的概览:





    2D / 3D 视觉化 图像分析 数据分析 图像处理
    音频处理 机器学习 方程求解 数值运算
    任意精度 微积分计算 矩阵运算 字符串处理
    组合优化 计算几何 数据库连接 内建测试
    设备连接 函数式编程 自然语言理解 序列分析
    时序 地理数据 地理映射 天气信息
    物理化学数据 基因组数据 单位与测量 控制论
    可靠性分析 并行计算 工程数据 金融数据
    金融计算 社会经济学数据 大众文化数据 布尔运算
    数论 文档生成 表格式化 数学排版
    交互式控件 接口架设 组织好的结构 XML模板

    传统的智者肯定会建议说道,是的,让一个标准库去计算电影《阿凡达》的预算、McDonnell Douglas F/A-18 Hornet 的最快飞行速度或者法国的形状是完全不可能的,那分别是查询IMDb、抓取维基百科和导入GIS系统应该做的。

    但是另外的,像转换英里到公里、计算聚类值和知道地球的大小这些东西,是对不同应用场景都是大体有用的。

    确实,把 Cocoa 和其他标准库区分开的是它在 NSLocale 和 NSCalendar 里的一些特定信息,但是其他的更多基本信息都来自于 Unicode Common Locale Data Repository (CLDR)。

    那究竟是什么让标准库停止吸收其他数据源里的内容呢?为什么标准库不暴露一个接口去访问 libphonenumber,或者拓展 HealthKit 已经做了的到一些更基本的计算单位?

    把这类数据通过一个有序、很有意义的方式组合起来这件事,对于第三方框架来说可能工作量有些过多,而对于自由市场下的开源软件又承担了太重的责任。

    是的,多年以来,一个标准库的角色问题,就如同社会里公开与隐私的问题,无党派自由主义者遇到了另一个无党派自由主义。

    Swift 的引人注目不光在这个语言本身能做到什么,而是在与它对于苹果公司、对于 iOS 和 OS X 开发者以及更广泛的开发者社区他能做到什么。技术上的可行性问题永远不能从其带来的经济社会后果摆脱,实在有太多因素要考虑。

    Swift 会以开源的形式发布么?在Safari里加上解释器以后,Swift 会不会成为撼动 Javascript 这个唯一的Web脚本语言?最终,这些问题都会影响到 Swift 标准库到底是什么样子。如果 Swift 会变成一个移动系统的脚本语言,那它首先得从 Objective-C 运行时和一堆沉重的依赖中摆脱出来。

    有一点肯定的是,Cocoa,如同 Objective-C 一样,注定要逝去,这基本不是一个会不会的问题,而是什么时候会的问题(当然,我们说的是现在开始后的几年时间,应该不会有人争辩 Objective-C 和 Cocoo 会立即消亡吧)。

    Swift 标准库正处于与 Cocoa 冲突的一个过程,只要新的语言再继续增加势头,我们将会很快看到旧物的破碎与新的系统框架的重新诞生。

    三十年来,这些技术很好地为我们服务,我们最好的纪念他们贡献的方式是从他们的错误中学习,让最后取代这些技术的东西超级伟大。


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