屬性將值跟特定的類概漱、結(jié)構(gòu)或枚舉關聯(lián)。存儲屬性存儲常量或變量作為實例的一部分喜喂,而計算屬性計算(不是存儲)一個值瓤摧。計算屬性可以用于類、結(jié)構(gòu)體和枚舉玉吁,存儲屬性只能用于類和結(jié)構(gòu)體照弥。
存儲屬性和計算屬性通常與特定類型的實例關聯(lián)。但是进副,屬性也可以直接作用于類型本身这揣,這種屬性稱為類型屬性。
另外,還可以定義屬性觀察器來監(jiān)控屬性值的變化给赞,以此來觸發(fā)一個自定義的操作机打。屬性觀察器可以添加到自己定義的存儲屬性上,也可以添加到從父類繼承的屬性上片迅。
簡單來說残邀,一個存儲屬性就是存儲在特定類或結(jié)構(gòu)體實例里的一個常量或變量。存儲屬性可以是變量存儲屬性(用關鍵字var
定義)柑蛇,也可以是常量存儲屬性(用關鍵字 let
定義)罐旗。
可以在定義存儲屬性的時候指定默認值。也可以在構(gòu)造過程中設置或修改存儲屬性的值唯蝶,甚至修改常量存儲屬性的值九秀。
下面的例子定義了一個名為 FixedLengthRange
的結(jié)構(gòu)體,該結(jié)構(gòu)體用于描述整數(shù)的范圍粘我,且這個范圍值在被創(chuàng)建后不能被修改.
struct FixedLengthRange {
var firstValue: Int
let length: Int
}
var rangeOfThreeItems = FixedLengthRange(firstValue: 0, length: 3)
// 該區(qū)間表示整數(shù)0鼓蜒,1,2
rangeOfThreeItems.firstValue = 6
// 該區(qū)間現(xiàn)在表示整數(shù)6征字,7都弹,8
FixedLengthRange
的實例包含一個名為 firstValue
的變量存儲屬性和一個名為 length
的常量存儲屬性。在上面的例子中匙姜,length
在創(chuàng)建實例的時候被初始化畅厢,因為它是一個常量存儲屬性,所以之后無法修改它的值氮昧。
常量結(jié)構(gòu)體的存儲屬性
如果創(chuàng)建了一個結(jié)構(gòu)體的實例并將其賦值給一個常量框杜,則無法修改該實例的任何屬性,即使有屬性被聲明為變量也不行:
let rangeOfFourItems = FixedLengthRange(firstValue: 0, length: 4)
// 該區(qū)間表示整數(shù)0袖肥,1咪辱,2,3
rangeOfFourItems.firstValue = 6
// 盡管 firstValue 是個變量屬性椎组,這里還是會報錯
因為 rangeOfFourItems
被聲明成了常量(用 let
關鍵字)油狂,即使 firstValue
是一個變量屬性,也無法再修改它了寸癌。
這種行為是由于結(jié)構(gòu)體(struct)屬于值類型专筷。當值類型的實例被聲明為常量的時候,它的所有屬性也就成了常量蒸苇。屬于引用類型的類(class)則不一樣磷蛹。把一個引用類型的實例賦給一個常量后,仍然可以修改該實例的變量屬性填渠。
延遲存儲屬性
延遲存儲屬性是指當?shù)谝淮伪徽{(diào)用的時候才會計算其初始值的屬性弦聂。在屬性聲明前使用 lazy
來標示一個延遲存儲屬性鸟辅。
注意
必須將延遲存儲屬性聲明成變量(使用var
關鍵字)氛什,因為屬性的初始值可能在實例構(gòu)造完成之后才會得到莺葫。而常量屬性在構(gòu)造過程完成之前必須要有初始值,因此無法聲明成延遲屬性枪眉。
延遲屬性很有用捺檬,當屬性的值依賴于在實例的構(gòu)造過程結(jié)束后才會知道影響值的外部因素時,或者當獲得屬性的初始值需要復雜或大量計算時贸铜,可以只在需要的時候計算它堡纬。
下面的例子使用了延遲存儲屬性來避免復雜類中不必要的初始化。例子中定義了 DataImporter
和 DataManager
兩個類蒿秦,下面是部分代碼:
class DataImporter {
/*
DataImporter 是一個負責將外部文件中的數(shù)據(jù)導入的類烤镐。
這個類的初始化會消耗不少時間。
*/
var fileName = "data.txt"
// 這里會提供數(shù)據(jù)導入功能
}
class DataManager {
lazy var importer = DataImporter()
var data = [String]()
// 這里會提供數(shù)據(jù)管理功能
}
let manager = DataManager()
manager.data.append("Some data")
manager.data.append("Some more data")
// DataImporter 實例的 importer 屬性還沒有被創(chuàng)建
DataManager
類包含一個名為 data
的存儲屬性棍鳖,初始值是一個空的字符串(String
)數(shù)組炮叶。這里沒有給出全部代碼,只需知道 DataManager
類的目的是管理和提供對這個字符串數(shù)組的訪問即可渡处。
DataManager
的一個功能是從文件導入數(shù)據(jù)镜悉。該功能由 DataImporter
類提供,DataImporter
完成初始化需要消耗不少時間:因為它的實例在初始化時可能要打開文件医瘫,還要讀取文件內(nèi)容到內(nèi)存侣肄。
DataManager
管理數(shù)據(jù)時也可能不從文件中導入數(shù)據(jù)。所以當 DataManager
的實例被創(chuàng)建時醇份,沒必要創(chuàng)建一個DataImporter
的實例稼锅,更明智的做法是第一次用到 DataImporter
的時候才去創(chuàng)建它。
由于使用了 lazy
僚纷,importer
屬性只有在第一次被訪問的時候才被創(chuàng)建缰贝。比如訪問它的屬性 fileName
時:
print(manager.importer.fileName)
// DataImporter 實例的 importer 屬性現(xiàn)在被創(chuàng)建了
// 輸出 "data.txt”
注意
如果一個被標記為lazy
的屬性在沒有初始化時就同時被多個線程訪問,則無法保證該屬性只會被初始化一次畔濒。
存儲屬性和實例變量
如果您有過 Objective-C 經(jīng)驗剩晴,應該知道 Objective-C 為類實例存儲值和引用提供兩種方法。除了屬性之外侵状,還可以使用實例變量作為屬性值的后端存儲赞弥。
Swift 編程語言中把這些理論統(tǒng)一用屬性來實現(xiàn)。Swift 中的屬性沒有對應的實例變量趣兄,屬性的后端存儲也無法直接訪問绽左。這就避免了不同場景下訪問方式的困擾,同時也將屬性的定義簡化成一個語句艇潭。屬性的全部信息——包括命名拼窥、類型和內(nèi)存管理特征——都在唯一一個地方(類型定義中)定義戏蔑。
計算屬性
除存儲屬性外,類鲁纠、結(jié)構(gòu)體和枚舉可以定義計算屬性总棵,計算屬性不直接存儲值,而是提供一個 getter 和一個可選的 setter改含,來間接獲取和設置其他屬性或變量的值情龄。
struct Point {
var x = 0.0, y = 0.0
}
struct Size {
var width = 0.0, height = 0.0
}
struct Rect {
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)
print("square.origin is now at (\(square.origin.x), \(square.origin.y))")
// 輸出 "square.origin is now at (10.0, 10.0)”
這個例子定義了 3 個結(jié)構(gòu)體來描述幾何形狀:
-
Point
封裝了一個(x, y)
的坐標 -
Size
封裝了一個width
和一個height
-
Rect
表示一個有原點和尺寸的矩形
Rect
也提供了一個名為center
的計算屬性。一個矩形的中心點可以從原點(origin
)和大泻慈馈(size
)算出骤视,所以不需要將它以顯式聲明的 Point
來保存。Rect
的計算屬性 center
提供了自定義的 getter 和 setter 來獲取和設置矩形的中心點鹃觉,就像它有一個存儲屬性一樣专酗。
上述例子中創(chuàng)建了一個名為 square
的 Rect
實例,初始值原點是 (0, 0)
盗扇,寬度高度都是 10
祷肯。如下圖中藍色正方形所示。
square
的 center
屬性可以通過點運算符(square.center
)來訪問粱玲,這會調(diào)用該屬性的 getter 來獲取它的值躬柬。跟直接返回已經(jīng)存在的值不同,getter 實際上通過計算然后返回一個新的 Point
來表示 square
的中心點抽减。如代碼所示允青,它正確返回了中心點 (5, 5)
。
center
屬性之后被設置了一個新的值 (15, 15)
卵沉,表示向右上方移動正方形到如下圖橙色正方形所示的位置颠锉。設置屬性center
的值會調(diào)用它的 setter 來修改屬性 origin
的 x
和 y
的值,從而實現(xiàn)移動正方形到新的位置史汗。
便捷 setter 聲明
如果計算屬性的 setter 沒有定義表示新值的參數(shù)名琼掠,則可以使用默認名稱 newValue
。下面是使用了便捷 setter 聲明的Rect
結(jié)構(gòu)體代碼:
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)
}
}
}
只讀計算屬性
只有 getter 沒有 setter 的計算屬性就是只讀計算屬性停撞。只讀計算屬性總是返回一個值瓷蛙,可以通過點運算符訪問,但不能設置新的值戈毒。
注意
必須使用var
關鍵字定義計算屬性艰猬,包括只讀計算屬性,因為它們的值不是固定的埋市。let
關鍵字只用來聲明常量屬性冠桃,表示初始化后再也無法修改的值。
只讀計算屬性的聲明可以去掉 get
關鍵字和花括號:
struct Cuboid {
var width = 0.0, height = 0.0, depth = 0.0
var volume: Double {
return width * height * depth
}
}
let fourByFiveByTwo = Cuboid(width: 4.0, height: 5.0, depth: 2.0)
print("the volume of fourByFiveByTwo is \(fourByFiveByTwo.volume)")
// 輸出 "the volume of fourByFiveByTwo is 40.0"
這個例子定義了一個名為 Cuboid
的結(jié)構(gòu)體道宅,表示三維空間的立方體食听,包含 width
胸蛛、height
和 depth
屬性。結(jié)構(gòu)體還有一個名為 volume
的只讀計算屬性用來返回立方體的體積樱报。為 volume
提供 setter 毫無意義葬项,因為無法確定如何修改 width
、height
和 depth
三者的值來匹配新的 volume
肃弟。然而玷室,Cuboid
提供一個只讀計算屬性來讓外部用戶直接獲取體積是很有用的零蓉。
屬性觀察器
屬性觀察器:監(jiān)控和響應屬性值的變化笤受,每次屬性被設置值的時候都會調(diào)用屬性觀察器,即使新值和當前值相同的時候也不例外敌蜂。
可以為除了延遲存儲屬性之外的其他存儲屬性添加屬性觀察器箩兽,也可以通過重寫屬性的方式為繼承的屬性(包括存儲屬性和計算屬性)添加屬性觀察器。你不必為非重寫的計算屬性添加屬性觀察器章喉,因為可以通過它的 setter 直接監(jiān)控和響應值的變化汗贫。
可以為屬性添加如下的一個或全部觀察器:
-
willSet
在新的值被設置之前調(diào)用 -
didSet
在新的值被設置之后立即調(diào)用
willSet
觀察器會將新的屬性值作為常量參數(shù)傳入,在 willSet
的實現(xiàn)代碼中可以為這個參數(shù)指定一個名稱秸脱,如果不指定則參數(shù)仍然可用落包,這時使用默認名稱 newValue
表示。
同樣摊唇,didSet
觀察器會將舊的屬性值作為參數(shù)傳入咐蝇,可以為該參數(shù)命名或者使用默認參數(shù)名 oldValue
。如果在didSet
方法中再次對該屬性賦值巷查,那么新值會覆蓋舊的值有序。
注意
父類的屬性在子類的構(gòu)造器中被賦值時,它在父類中的willSet
和didSet
觀察器會被調(diào)用岛请,隨后才會調(diào)用子類的觀察器旭寿。在父類初始化方法調(diào)用之前,子類給屬性賦值時崇败,觀察器不會被調(diào)用盅称。
下面是一個 willSet
和 didSet
實際運用的例子,其中定義了一個名為 StepCounter
的類后室,用來統(tǒng)計一個人步行時的總步數(shù)缩膝。這個類可以跟計步器或其他日常鍛煉的統(tǒng)計裝置的輸入數(shù)據(jù)配合使用。
class StepCounter {
var totalSteps: Int = 0 {
willSet(newTotalSteps) {
print("About to set totalSteps to \(newTotalSteps)")
}
didSet {
if totalSteps > oldValue {
print("Added \(totalSteps - oldValue) steps")
}
}
}
}
let stepCounter = StepCounter()
stepCounter.totalSteps = 200
// About to set totalSteps to 200
// Added 200 steps
stepCounter.totalSteps = 360
// About to set totalSteps to 360
// Added 160 steps
stepCounter.totalSteps = 896
// About to set totalSteps to 896
// Added 536 steps
StepCounter
類定義了一個 Int
類型的屬性 totalSteps
咧擂,它是一個存儲屬性逞盆,包含 willSet
和 didSet
觀察器。
當 totalSteps
被設置新值的時候松申,它的 willSet
和 didSet
觀察器都會被調(diào)用云芦,即使新值和當前值完全相同時也會被調(diào)用俯逾。
例子中的 willSet
觀察器將表示新值的參數(shù)自定義為 newTotalSteps
,這個觀察器只是簡單的將新的值輸出舅逸。
didSet
觀察器在 totalSteps
的值改變后被調(diào)用桌肴,它把新值和舊值進行對比,如果總步數(shù)增加了琉历,就輸出一個消息表示增加了多少步坠七。didSet
沒有為舊值提供自定義名稱,所以默認值 oldValue
表示舊值的參數(shù)名旗笔。
注意
如果將屬性通過 in-out 方式傳入函數(shù)彪置,
willSet
和didSet
也會調(diào)用。這是因為 in-out 參數(shù)采用了拷入拷出模式:即在函數(shù)內(nèi)部使用的是參數(shù)的 copy蝇恶,函數(shù)結(jié)束后拳魁,又對參數(shù)重新賦值。
全局變量和局部變量
計算屬性和屬性觀察器所描述的功能也可以用于全局變量和局部變量撮弧。全局變量是在函數(shù)潘懊、方法、閉包或任何類型之外定義的變量贿衍。局部變量是在函數(shù)授舟、方法或閉包內(nèi)部定義的變量。
前面章節(jié)提到的全局或局部變量都屬于存儲型變量贸辈,跟存儲屬性類似释树,它為特定類型的值提供存儲空間,并允許讀取和寫入裙椭。
另外躏哩,在全局或局部范圍都可以定義計算型變量和為存儲型變量定義觀察器。計算型變量跟計算屬性一樣揉燃,返回一個計算結(jié)果而不是存儲值扫尺,聲明格式也完全一樣。
注意
全局的常量或變量都是延遲計算的炊汤,跟延遲存儲屬性相似正驻,不同的地方在于,全局的常量或變量不需要標記lazy
修飾符抢腐。
局部范圍的常量或變量從不延遲計算姑曙。
類型屬性
實例屬性屬于一個特定類型的實例,每創(chuàng)建一個實例迈倍,實例都擁有屬于自己的一套屬性值伤靠,實例之間的屬性相互獨立。
也可以為類型本身定義屬性啼染,無論創(chuàng)建了多少個該類型的實例宴合,這些屬性都只有唯一一份焕梅。這種屬性就是類型屬性。類型屬性用于定義某個類型所有實例共享的數(shù)據(jù)卦洽,比如所有實例都能用的一個常量(就像 C 語言中的靜態(tài)常量)贞言,或者所有實例都能訪問的一個變量(就像 C 語言中的靜態(tài)變量)。
存儲型類型屬性可以是變量或常量阀蒂,計算型類型屬性跟實例的計算型屬性一樣只能定義成變量屬性该窗。
注意
跟實例的存儲型屬性不同,必須給存儲型類型屬性指定默認值蚤霞,因為類型本身沒有構(gòu)造器酗失,也就無法在初始化過程中使用構(gòu)造器給類型屬性賦值。
存儲型類型屬性是延遲初始化的争便,它們只有在第一次被訪問的時候才會被初始化级零。即使它們被多個線程同時訪問断医,系統(tǒng)也保證只會對其進行一次初始化滞乙,并且不需要對其使用lazy
修飾符。
類型屬性語法
在 C 或 Objective-C 中鉴嗤,與某個類型關聯(lián)的靜態(tài)常量和靜態(tài)變量斩启,是作為全局(
global
)靜態(tài)變量定義的。但是在 Swift 中醉锅,類型屬性是作為類型定義的一部分寫在類型最外層的花括號內(nèi)兔簇,因此它的作用范圍也就在類型支持的范圍內(nèi)。
使用關鍵字 static
來定義類型屬性硬耍。在為類定義計算型類型屬性時垄琐,可以改用關鍵字 class
來支持子類對父類的實現(xiàn)進行重寫。下面的例子演示了存儲型和計算型類型屬性的語法:
struct SomeStructure {
static var storedTypeProperty = "Some value."
static var computedTypeProperty: Int {
return 1
}
}
enum SomeEnumeration {
static var storedTypeProperty = "Some value."
static var computedTypeProperty: Int {
return 6
}
}
class SomeClass {
static var storedTypeProperty = "Some value."
static var computedTypeProperty: Int {
return 27
}
class var overrideableComputedTypeProperty: Int {
return 107
}
}
注意
例子中的計算型類型屬性是只讀的经柴,但也可以定義可讀可寫的計算型類型屬性狸窘,跟計算型實例屬性的語法相同。
獲取和設置類型屬性的值
跟實例屬性一樣坯认,類型屬性也是通過點運算符來訪問翻擒。但是,類型屬性是通過類型本身來訪問牛哺,而不是通過實例陋气。比如:
print(SomeStructure.storedTypeProperty)
// 輸出 "Some value."
SomeStructure.storedTypeProperty = "Another value."
print(SomeStructure.storedTypeProperty)
// 輸出 "Another value.”
print(SomeEnumeration.computedTypeProperty)
// 輸出 "6"
print(SomeClass.computedTypeProperty)
// 輸出 "27"
下面的例子定義了一個結(jié)構(gòu)體,使用兩個存儲型類型屬性來表示兩個聲道的音量引润,每個聲道具有 0
到 10
之間的整數(shù)音量巩趁。
下圖展示了如何把兩個聲道結(jié)合來模擬立體聲的音量。當聲道的音量是 0
淳附,沒有一個燈會亮议慰;當聲道的音量是 10
凰荚,所有燈點亮。本圖中褒脯,左聲道的音量是 9
便瑟,右聲道的音量是 7
:
上面所描述的聲道模型使用 AudioChannel
結(jié)構(gòu)體的實例來表示:
struct AudioChannel {
static let thresholdLevel = 10
static var maxInputLevelForAllChannels = 0
var currentLevel: Int = 0 {
didSet {
if currentLevel > AudioChannel.thresholdLevel {
// 將當前音量限制在閥值之內(nèi)
currentLevel = AudioChannel.thresholdLevel
}
if currentLevel > AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels {
// 存儲當前音量作為新的最大輸入音量
AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels = currentLevel
}
}
}
}
結(jié)構(gòu) AudioChannel
定義了 2 個存儲型類型屬性來實現(xiàn)上述功能。第一個是 thresholdLevel
番川,表示音量的最大上限閾值到涂,它是一個值為 10
的常量,對所有實例都可見颁督,如果音量高于 10
践啄,則取最大上限值 10
(見后面描述)。
第二個類型屬性是變量存儲型屬性 maxInputLevelForAllChannels
沉御,它用來表示所有 AudioChannel
實例的最大音量屿讽,初始值是0
。
AudioChannel
也定義了一個名為 currentLevel
的存儲型實例屬性吠裆,表示當前聲道現(xiàn)在的音量伐谈,取值為 0
到 10
。
屬性 currentLevel
包含 didSet
屬性觀察器來檢查每次設置后的屬性值试疙,它做如下兩個檢查:
- 如果
currentLevel
的新值大于允許的閾值thresholdLevel
诵棵,屬性觀察器將currentLevel
的值限定為閾值thresholdLevel
。 - 如果修正后的
currentLevel
值大于靜態(tài)類型屬性maxInputLevelForAllChannels
的值祝旷,屬性觀察器就將新值保存在maxInputLevelForAllChannels
中履澳。
注意
在第一個檢查過程中,didSet
屬性觀察器將currentLevel
設置成了不同的值怀跛,但這不會造成屬性觀察器被再次調(diào)用距贷。
可以使用結(jié)構(gòu)體 AudioChannel
創(chuàng)建兩個聲道 leftChannel
和 rightChannel
,用以表示立體聲系統(tǒng)的音量:
var leftChannel = AudioChannel()
var rightChannel = AudioChannel()
如果將左聲道的 currentLevel
設置成 7
吻谋,類型屬性 maxInputLevelForAllChannels
也會更新成 7
:
leftChannel.currentLevel = 7
print(leftChannel.currentLevel)
// 輸出 "7"
print(AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels)
// 輸出 "7"
如果試圖將右聲道的 currentLevel
設置成 11
忠蝗,它會被修正到最大值 10
,同時 maxInputLevelForAllChannels
的值也會更新到 10
:
rightChannel.currentLevel = 11
print(rightChannel.currentLevel)
// 輸出 "10"
print(AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels)
// 輸出 "10"