思考 Swift 中的 MirrorType 协议

Swift中的反射非常有限，仅允许以只读方式访问元数据的类型子集。或许 Swift 因有严格的类型检验而不需要反射。编译时已知各种类型，便不再需要进行进一步检查或区分。然后大量的 Cocoa API 会立即给实例分配“AnyObject”类型，用户只能想方设法去做类型匹配。

而这里将回顾 Swift 中的反射、镜像类型以及将它们结合起来的 MirrorType 协议。

MirrorType

反射的切入点为「reflect」函数，「reflect」函数可将任何类型作为其单参数并返回一个 MirrorType。对于 Swift 标准库而言，MirrorType “格格不入”：协议作为类型。除了普遍存在的 AnyObject，迄今为止再无以此方式使用的其他协议。独特的 MirrorType，“其返回取决于你给‘reflect’传递的类型”，reflect是Swift 内部的构件，为Array、Dictionary、Optional、Range等类型，以及tructs、classes、tuples、metatypes等通用类型定义镜像。

MirrorType 为Swift 提供了初期的反射 API，封装值及其类型、子类信息（和实例的不同表示形式）。镜像具有下列属性：

• value：访问初始反射值（任意类型）。

• valueType：初始反射值的 类型——相当于 value.dynamicType。

• count：逻辑子类的数量。对 Array 或 Set 等集合而言，count 为元素的数量；对结构而言，count 为存储属性的数量。

• disposition：MirrorDisposition 列举的值，旨在辅助 IDE 选择显示值的方式。MirrorDisposition 有11个实例：

• IndexContainer、KeyContainer、MembershipContainer、Container用于集合。

• Optional：用于可选值。reflect() 会略过隐式打开的可选值，直接获取打开值的反射。

• Aggregate：用于将Swift类型过渡至 Objective-C，以及对Objective-C 类型扩展的 Objective-C 类型。例如，Float 有一个“Aggregate”版本，其中non-bridged Float80 会返回Struct和UIView（“Reflectable”扩展 ），它有一个Aggregate版本，而原始 UIBarButtonItem 返回 ObjCObject。

• ObjCObject：与 Aggregate 相比，ObjCObject 用于未扩展的 Objective-C 类。

• Tuple：用于元组值。

• Struct、Class、Enum：以上所有类型的候补类型。

• objectIdentifier：类或次型实例的唯一对象标识符。

• summary：值的字符串表示形式。

* quickLookObject：具有值的视觉或文本表示的 QuickLookObject 实例。其性能与debugQuickLookObject的类似。几周前已对此进行了说明。

此外，镜像有基于 Int 的脚注，脚注为各子类返回一个（String, MirrorType）元组，即属性/密钥/索引的名称以及值的镜像。

可是如何使用 MirrorType 呢？假设元组中有一组用于彩票的数，首先需将这些数转换为 [Int] 数组：

let lotteryTuple = (4, 8, 15, 16, 23, 42)

可采用 reflect() 对数组元素进行迭代，而非一个个地（如 lotteryType.0、lotteryTuple.1 等）抽取元组中的数。

// create a mirror of the tuple
let lotteryMirror = reflect(lotteryTuple)

// loop over the elements of the mirror to build an array
var lotteryArray: [Int] = []
for i in 0..<lotteryMirror.count {
    let (index, mirror) = lotteryMirror[i]
    if let number = mirror.value as? Int {
        lotteryArray.append(number)
    }
}
println(lotteryArray)   // [4, 8, 15, 16, 23, 42]

不错。

Mapping a Mirror

如果可以在镜像中映射元素，则映射实例的属性或元素可能更加容易。现在编写具有任何类型实例和转化闭包的 mapReflection 函数：

func mapReflection<T, U>(x: T, @noescape transform: (String, MirrorType) -> U) -> [U] {
    var result: [U] = []
    let mirror = reflect(x)
    for i in 0..<mirror.count {
        result.append(transform(mirror[i]))
    }
    return result
}

现在可非常容易地输出任何实例的逻辑子类：

let printChild: (String, MirrorType) -> () = {
    println("\($0): \($1.value)")
}

mapReflection(lotteryTuple, printChild)
// .0: 4
// .1: 8
// ...

mapReflection(lotteryArray, printChild)
// [0]: 4
// [1]: 8
// ...

mapReflection(CGRect.zeroRect, printChild)
// origin: (0.0, 0.0)
// size: (0.0, 0.0)

使用过 Swift dump 函数的人可能对以上输出比较熟悉。Dump 采用反射递归地印出实例的子类等：

dump(CGRect.zeroRect)
// ▿ (0.0, 0.0, 0.0, 0.0)
//   ▿ origin: (0.0, 0.0)
//     - x: 0.0
//     - y: 0.0
//   ▿ size: (0.0, 0.0)
//     - width: 0.0
//     - height: 0.0

Custom-Cut Mirrors

除 dump 外，Xcode 也广泛使用镜像在 Playground 内显示值，在 Playground 窗口右侧的结果窗格中进行显示或显示捕捉到的值。自定义类型不以自定义镜像开始，因此，自定义类型的显示都待提高。看一看 Playground 内自定义类型的默认性能便能明白自定义的 MirrorType 将如何提升显示性能。

对于自定义类型，可使用简单的结构来保留 WWDCsession 的相关信息：

/// Information for a single WWDC session.
struct WWDCSession {
    /// An enumeration of the different WWDC tracks.
    enum Track : String {
        case Featured         = "Featured"
        case AppFrameworks    = "App Frameworks"
        case Distribution     = "Distribution"
        case DeveloperTools   = "Developer Tools"
        case Media            = "Media"
        case GraphicsAndGames = "Graphics & Games"
        case SystemFrameworks = "System Frameworks"
        case Design           = "Design"
    }
	let number: Int
    let title: String
    let track: Track
    let summary: String?
}

let session801 = WWDCSession(number: 801,
    title: "Designing for Future Hardware",
    track: .Design,
    summary: "Design for tomorrow's products today. See examples...")
      

默认情况下，WWDCSession 实例的反射采用嵌入式 _StructMirror 类型。这样可确保仅对捕捉到的value pane（不太有用）内正确（有用）类名称进行基于属性的总结：

可使用新类型 WWDCSessionMirror 获得内容更加丰富的 WWDCSession 表示形式。此类型须符合 MirrorType，包括上述所有属性：

struct WWDCSessionMirror: MirrorType {
    private let _value: WWDCSession

    init(_ value: WWDCSession) {
        _value = value
    }

    var value: Any { return _value }

    var valueType: Any.Type { return WWDCSession.self }

    var objectIdentifier: ObjectIdentifier? { return nil }

    var disposition: MirrorDisposition { return .Struct }

    // MARK: Child properties

    var count: Int { return 4 }

    subscript(index: Int) -> (String, MirrorType) {
        switch index {
        case 0:
            return ("number", reflect(_value.number))
        case 1:
            return ("title", reflect(_value.title))
        case 2:
            return ("track", reflect(_value.track))
        case 3:
            return ("summary", reflect(_value.summary))
        default:
            fatalError("Index out of range")
        }
    }

    // MARK: Custom representation

    var summary: String {
        return "WWDCSession \(_value.number) [\(_value.track.rawValue)]: \(_value.title)"
    }

    var quickLookObject: QuickLookObject? {
        return .Text(summary)
    }
}

summary 和 quickLookObject 属性中将提供 WWDCSession 的自定义表示形式——适当格式化的字符串。尤其应注意完全手动使用 count 和脚注。由于默认镜像类型会忽略私有及内部访问修饰符，因此，自定义镜像可用于隐藏使用细节，包括来自反射的细节。

最后，我们必须通过增加与 Reflectable 协议的一致性将 WWDCSession 链接到其自定义镜像。符合性仅需一个新方法，即返回 MirrorType 的 getMirror()——在此情况下，新的 WWDCSessionMirror 如下所示：

extension WWDCSession : Reflectable {
    func getMirror() -> MirrorType {
        return WWDCSessionMirror(self)
    }
}

就是这样！Playground 现在使用自定义表示形式，而非默认表示形式：

如果没有 Printable 符合性，println() 和 toString() 也可从实例镜像中获取字符串表示形式。

当前形式的 Swift 反射不仅强大，而且新颖。Swift 针对 WWDC 的新功能确定即将出现，因此，本文的适用期注定较短。同时，如有自省必要，便可知道在哪查看相关信息。

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本文转自 OneAPM 官方博客