概要

Swiftのプロトコル指向プログラミングのベストプラクティスがわからなかったので、海外で販売されている本を読みながらXcodeのplaygroundで挙動を見ながら勉強していきました。

これはその備忘録です。

Introducing protocol extensions (protocol extensionの導入について)
Default Implementations (デフォルト実装)
Understanding protocol extension dispatching
Type constraints
Protocol-oriented benefits (プロトコル指向のメリット)
あとがき

Introducing protocol extensions (protocol extensionの導入について)

アプリ開発でよく見るプロトコル拡張の使い方はUIColorやStringといった既存の型に新しいメソッドを追加するやり方ではないでしょうか。

ProtocolPlayground.swift

extension String {
    func shout(){
        print(uppercased())
    }
}
"Protocol extension is pretty cool".shout() // PROTOCOL EXTENSION IS PRETTY COOL といった感じに大文字に変換される

こんな感じですね。

それに対して下のコードはプロトコルに新しいインターフェースを定義してそれをextensionで実装していく流れになります。

ProtocolPlayground.swift

protocol TeamRecord {
    var wins: Int { get }  // 勝ち数
    var losses: Int { get } // 負け数
    var winningPercentage: Double { get } // 勝率
}

extension TeamRecord {
    var gamesPlayed: Int { // 試合数
        return wins + losses
    }
}

struct BaseballRecord: TeamRecord {
    var wins: Int
    var losses: Int
    var winningPercentage: Double {
        return Double(wins) / Double(wins + losses)
    }
}

let bayStars = BaseballRecord(wins: 10, losses: 5)
print(bayStars.gamesPlayed) // 15 回
print(bayStars.winningPercentage) // 0.666666 ~

Default Implementations (デフォルト実装)

ProtocolPlayground.swift

// Before extensionで拡張前

struct BasketBallRecord: TeamRecord {
    var wins: Int
    var losses: Int
    let seasonLength = 82  // デフォルト実装が持てる

    var winningPercentage: Double {
        return Double(wins) / Double(wins + losses)
    }
}

extensionで拡張させることで

ProtocolPlayground.swift

extension TeamRecord {
    var winningPercentage: Double {
        return Double(wins) / Double(wins + losses)
    }
}

// After extensionで拡張後

struct BasketBallRecord: TeamRecord {
    var wins: Int
    var losses: Int
    let seasonLength = 82 // シーズンの長さ
}

let minneapolisFunctors = BasketBallRecord(wins: 60, losses: 22)
print(minneapolisFunctors.winningPercentage) // winningPercentage が使えるようになる // 0.7317

とstructの中の実装は少なくなるよね、といった話し。
さらにstructのインスタンスはprotocol extensionで実装したものが使えるようになっています。

ProtocolPlayground.swift

struct HockeyRecord: TeamRecord {
    var wins: Int
    var losses: Int
    var ties: Int // 引き分けのプロパティ、　追加

    // Hockey のレコードは引き分けのプロパティを導入したので「勝率」の計算方法が変わる
    var winningPercentage: Double {
        return Double(wins) / Double(wins + losses + ties)
    }
}

let chicagoOptionals = BasketBallRecord(wins: 10, losses: 6)
let phoenixStridables = HockeyRecord(wins: 8, losses: 7, ties: 1)

print(chicagoOptionals.winningPercentage) // 10 / (10 + 6) = 0.625
print(phoenixStridables.winningPercentage) // 8 / (8 + 7 + 1) = 0.5

Understanding protocol extension dispatching

ProtocolPlayground.swift

protocol WinLoss {
    var wins: Int { get }
    var losses: Int { get }
}

extension WinLoss {
    var winningPercentage: Double {
        return Double(wins) / Double(wins + losses)
    }
}

struct CricketRecord: WinLoss {
    var wins: Int
    var losses: Int
    var draws: Int

    var winningPercentage: Double {
        return Double(wins) / Double(wins + losses + draws)
    }
}

let miamiTuples = CricketRecord(wins: 8, losses: 7, draws: 1)
let winLoss: WinLoss = miamiTuples

print(miamiTuples.winningPercentage) // 0.5
print(winLoss.winningPercentage) // 0.53 drawsがカウントされないため

WinLossには引き分けの draws が存在しないので、winLossはprotocol-extensionの方のメソッドwinningPercentageを出力する

Type constraints

ProtocolPlayground.swift

// 概念
protocol PostSeasonEligible {
    var minimumWinsForPlayoffs: Int { get }
}

// PostSeasonEligible と TeamRecord に準拠している時だけ適用される
extension TeamRecord where Self: PostSeasonEligible {
    var isPlayoffEligible: Bool {
        return wins > minimumWinsForPlayoffs
    }
}

ProtocolPlayground.swift

// 具体例
protocol Tieable {
    var ties: Int { get }
}

extension TeamRecord where Self : Tieable {
    var winningPercentage: Double {
        return Double(wins) / Double(wins + losses + ties)
    }
}

struct RugbyRecord: TeamRecord, Tieable {
    var wins: Int
    var losses: Int
    var ties: Int
}

//struct HockeyRecord: TeamRecord {
//    var wins: Int
//    var losses: Int
//    var ties: Int
//
//    var winningPercentage: Double {
//        return Double(wins) / Double(wins + losses + ties)
//    }
//}

let rugbyRecord = RugbyRecord(wins: 8, losses: 7, ties: 1)
print(rugbyRecord.winningPercentage) // 0.5

Protocol-oriented benefits (プロトコル指向のメリット)

プロトコル指向のプログラミングをやるメリットとして

Programming to interfaces, not implementations
Traits, mixins and multiple inheritance
Simplicity

のメリットを享受出来る。

Programming to interfaces, not implementations

プロトコルは実装にフォーカスするのではなくインターフェースにフォーカスする
protocol にinterfaceを持たせるのでprotocolを見ればどういった機能なのかわかるので最終的にはFatClassが無くなりそうだよね。

Traits, mixins and multiple inheritance

多重継承の問題を解決する
interfaceをprotocolに持たせてextensionで実装を行い、それをstruct やclass に準拠させるのでクラスの共通実装が必要なくなる。そのため、BaseClassといった共通クラスを継承したサブクラスにする必要がないので A is B 問題を解決する糸口になる。