Swift Associated Type Design Patterns

Swift là một ngôn ngữ lập trình đa dạng , bạn có thể phát triển theo Object-Oriented, Aspect-Oriented, Procedural, Functional or POP . Mình chỉ đề cập đến một vài kiểu như vừa rồi ngoài ra vẫn còn rất nhiều những kiểu khác nữa . Cái cuối cùng mình nhắc đến “ POP “ đó chính là protocol-oriented programming .

Mọi thứ đã thay đổi tại WWDC 2015 nơi mà Dave Abrahams đã nói về khái niệm này và new way of thinking. Ông đã nói rằng :

New way of thinking:

The next 40 minutes are about putting aside your usual way of thinking about programming. What we’re going to do together here won’t necessarily be easy, but I promise you if you stick with me, that it’ll be worth your time.

Trong cùng năm đó, Alexis Gallagher đã trình bày một bài thuyết trình ông cố gắng giải quyết một số khó khăn gặp phải khi làm việc với Associated Type trong Swift . Đây không phải là một khái niệm dễ hiểu, cũng đã có rất rất nhiều bài viết nói về vấn đề này .

Sau một thời gian khá trật vật để có thể clear được khái niệm này , mình tổng hợp lại hôm nay mình sẽ chia sẻ cho các bạn hy vọng rằng sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về Associated Type .

Định nghĩa về Associated Type :

associatedtype là một protocol generic placeholder cho một kiểu chưa được xác định yêu cầu cụ thể hóa việc áp dụng tại thời điểm Compile .

Các vấn đề được giải quyết của Associated Types :

• Associated Types được giới thiệu để giải quyết vấn đề rich multi type abstraction mà hướng đối tượng không có .
• Được thiết kế để giải quyết việc thực thi generic protocol đặc biệt là khi độ phức tạp tăng lên rất nhiều với sự gia tăng của các type generic .
• An toàn , dễ maintain và khiến cho ngôn ngữ clean hơn .

Lợi ích của Associated Types :

• Tránh rò rỉ chi tiết việc thự thi ,thường được yêu cầu phải được chỉ định nhiều lần.
• Associatedtype giữ mối quan hệ đa dạng giữa Type và Types
• Chỉ định đúng và chính xác Type của một object với một protocol sub-typing mà không làm mất định nghĩa Type
• Cung cấp mối quan hệ mà bạn không thể gắn vào một object
• Tuân theo một bộ sưu tập đồng nhất , giúp cải thiện thời gian biên dịch với những đoạn code tĩnh được tối ưu hoá

Điểm bất lợi của Associated Types là nó khá khó để tiếp cận và chỉ dùng được trong protocol .

Làm việc với Associated Types:

Khai báo protocol với associated types khá đơn giản , chúng ta có thể xem đoạn code dưới đây :

protocol TableViewCell {
    ///Unknown `Concrete Type` declared as `T`
    associatedtype T
    /// A function that accepts the unknown `Concrete Type`
    /// as it's parameter
    func configure(_ model: T)
}

Chúng ta có thể dễ dàng thực hiện adopt protocol như sau :

class Detail {
    /// `Concrete Type` that will replace the `T`
}

class ExtendedDetail {
    /// Potential `Concrete Type` that will replace the `T`
}

class Cell: TableViewCell {
    /// `associatedtype` adoption
    typealias T = Detail
    /// now the compiler knows and reuires
    /// to inject only `Detail` into the `func`
    func configure(_ model: T) {
        /// Configure your cool cell :)
    }
}

Để phân biệt rõ ràng associatedType là gì . Như đã nói trước đó , nó là generic placeholders nhưng không phải kiểu generic . Bạn cũng có thể gọi nó là tham số đa hình .

Hãy xem đoạn code sau :

/// usage 
let extendend = ExtendedDetail()
let detail = Detail()
let detailCell = Cell()
/// This will error
detailCell.configure(extendend)
/// This will be successful.
detailCell.configure(detail)

Trong đoạn code trên , ứng dụng sẽ báo lỗi ở dòng thứ 6 với nội dung như sau :

Cannot convert value of type ‘ExtendedDetail’ to expected argument type ‘Cell.T’ (aka ‘Detail’)

Lỗi này là bởi vì khi adopt protocol chúng ta được yêu cầu chỉ rõ Concrete Type và chúng ta đã làm nó bằng cách khai báo typealias T = Detail do đó chức năng của chúng ta đã biết tại thời điểm Concrete Type được biên dịch và đó là lý do tại sao nó báo lỗi nếu chúng ta cố gắng sử dụng ExtendendDetail thay vì Detail .

Hãy thêm đoạn thực thi cho ExtendedCell adopt cùng protocol nhưng sử dụng Concrete Type khác :

class Cell: TableViewCell {
    /// `associatedtype` adoption
    typealias T = Detail
    /// now the compiler knows and reuires
    /// to inject only `Detail` into the `func`
    func configure(_ model: T) {
        /// Configure your cool cell :)
    }
}

class ExtendedCell: TableViewCell {
    /// `associatedtype` adoption
    typealias T = ExtendedDetail
    /// now the compiler knows and reuires
    /// to inject only `Detail` into the `func`
    func configure(_ model: T) {
        /// Configure your cool cell :)
    }
}

/// usage
let extendend = ExtendedDetail()
let detail = Detail()
let detailCell = Cell()
let extendendDetailCell = ExtendedCell()

let cells: [TableViewCell] = [extendendDetailCell, detailCell]

Xa hơn nữa , nếu chúng ta quyết định tạo một collection cho TableViewCell như được hiển thị ở đoạn code bên trên , do đó thông báo lỗi xuất hiện tại dòng 27

Protocol ‘TableViewCell’ can only be used as a generic constraint because it has Self or associated type requirements

Giải pháp duy nhất cho lỗi này nó có tên gọi là Type Erasure . Trước khi đưa ra giải pháp chúng ta hãy cùng xem khái niệm này nghĩa là gì ?

Type Erasure Definition:

Type erasure đề cập đến quá trình compile-time  Theo đó các annotation explicit type được xoá khỏi chương trình , trước khi nó được thực thi lúc  run-time.

Có ba patterns mà chúng ta có thể áp dụng để giải quyết vấn đề generic constraints requirement :

• Constrained Type Erasure: xoá 1 kiểu nhưng giữ cho nó 1 ràng buộc .
• Unconstrained Type Erasure : xoá 1 kiểu mà không có ràng buộc cho nó .
• Shadow Type Erasure: xoá 1 kiểu bằng cách nguỵ trang một kiểu

Mình sẽ lấy ví dụ cho cách đầu tiên .

Constrained Type Erasure:

Parttem này thêm một initializer constraint trên wrapper class để đảm bảo rằng generic type được đưa vào khớp với associatedtype :

/// Rows `Interface`
protocol Row {
    /// PAT Placeholder for unknown Concrete Type `Model`
    associatedtype Model
    /// Recieves a parameter of Concrete Type `Model`
    func configure(with model: Model)
}
/// Concrete Type `Product`
struct Product { }
/// Concrete Type `Item`
struct Item { }

//MARK: - Constrained Type Erasure
/// Wrapper `AnyRow`
struct AnyRow<I>: Row {
    private let configureClosure: (I) -> Void
    /// Initialiser guaratees that `Model`
    /// should be a `Type` of `I`
    init<T: Row>(_ row: T) where T.Model == I {
        /// Matches the row `configure` func
        /// to the private the `configureClosure`
        configureClosure = row.configure
    }
    /// Conforming to `Row` protocol
    func configure(with model: I) {
        configureClosure(model)
    }
}
/// `ProductCell`
class ProductCell: Row {
    typealias Model = Product
    let name: String

    init(name: String) {
        self.name = name
    }
    /// Conforming to `Row` protocol
    func configure(with model: Model) {
        print("PATs PlaceHolder is now `Product` Concrete Type)")
        print("This will now be configured based on (type(of: self))")
    }
}
/// `ProductDetailsCell`
class ProductDetailsCell: Row {
    typealias Model = Product
    let name: String
    let category: String

    init(name: String, category: String) {
        self.name = name
        self.category = category
    }
    /// Conforming to `Row` protocol
    func configure(with model: Model) {
        print("PATs PlaceHolder is now `Product` Concrete Type)")
        print("This will now be configured based on (type(of: self))")
    }
}
/// Usage of PAT for Homogeneous Requirement
let productCell = ProductCell(name: "product-name")
let productDetailsCell = ProductDetailsCell(name: "product-name", category: "ABC-HT")
/// We get only a `Homogeneous` Collection Type
let cells: [AnyRow<Product>] = [AnyRow(productCell), AnyRow(productDetailsCell)]
let product = Product()
cells.forEach { cell in cell.configure(with: product) }

Trong đoạn code trên mình đã sử dụng AnyRow xáo bỏ Type requirement khi adopt protocol Row . Nhìn kỹ dòng 20 chúng ta thấy rằng có ràng buộc với hàm init sử dụng lệnh where T.Model == I . Điều này cũng buộc chúng ta vào Type collection đồng nhất như ở dòng 64 .

Ở bài viết này mình hy vọng rằng bạn sẽ hiểu được cách sử dụng Associated Type cung như là cách sử dụng nó . Hẹn gặp lại các bạn trong bài viết tới . Thanks for watching !

Bài viết được tham khảo tại https://medium.com/@bobgodwinx/swift-associated-type-design-patterns-6c56c5b0a73a .