内容概览

• 前言
• 社区更新
• Swift 包
• 性能提升
• 并发更新
• 表达力增强
• 总结

 

 

前言

 

Swift 5 又经历了几次大迭代，截至 WWDC 22，Swift 的最新版本是 5.7。

在 Swift 迈向下一个大版本 Swift 6 之前，Swift 5 已经进化出了原生的并发模型，而 Swift 6 将会在此基础上去实现完全线程安全的并发编程。

现在，和 Ficow 一起来看看，Swift 5 中有哪些特性可以帮助我们更快更安全地搬砖吧~

 

 

社区更新

 

开源社区

之所以 Swift 发展得这么快，还是多亏了开源社区的贡献呢。

今年，有了 DocC 和开源的 Swift.org 网站，更多项目出现在开源社区中。

Swift on Server 和 Diversity in Swift 两个工作组的工作模式运作良好，现在也会被运用到这两个工作组中：

• 迭代 Swift.org 网站
• C++ 互操作性

Diversity in Swift 还引入了 Swift Mentorship Program（辅导项目），帮助新人快速上手相关领域的内容。如果你感兴趣，也可以考虑加入呢~

更多详情，请参考：
Celebrating learning experiences from the 2021 Swift Mentorship Program
Diversity in Swift

跨平台

为了更好地支持 Swift 跨平台，Swift 取出来外部的 Unicode 支持库，改用原生实现。如此一来，Swift 安装包更小也更快。

就连苹果自己的安全子系统 Secure Enclave 也是基于 Swift 开发的。

Amazon Linux 2 和 CentOS 7 可以直接通过 RPM 来安装 Swift。

 

 

Swift 包

 

TOFU

现在，Swift 很重视包管理，而且引入了一个新的概念

TOFU：Trust On First Use

这其实是一个安全协议，Swift 包被下载完成之后，包的指纹会被记录下来。以后的下载会验证指纹，如果指纹不一样就会报错。

这样，你可以更放心地使用 Swift 包。

命令插件(Command plugins)

命令插件可以用来生成文档、代码再格式化、生成测试报告等等。现在，你自己可以用 Swift 来写代码格式化工具和代码检查工具呢。

命令插件是介于开源工具和Swift包管理工具之间的胶水。

DocC 可以用来给源码集成文档，我们可以通过命令插件来调用它：

操作步骤：

1. 创建一个 struct，然后遵循 CommandPlugin 协议；
2. 在协议方法中调用你要使用的工具即可；

当你定义好命令插件之后，你可以通过命令行执行 SPM 命令来调用它，也可以通过 Xcode 的菜单。

构建工具插件(Build tool plugins)

构建工具插件允许你在构建项目时执行额外的步骤，比如：代码生成、文件处理。

构建工具插件大致的包组织形式如下：

插件的实现主要确定需要执行什么命令，以及最终产物输出到哪里，代码大致如下：

相关内容，请参考：
Meet Swift Package plugins
Create Swift Package plugins

模块别名

使用 Swift 包，可能会遇到模块重名的问题：

Swift 5.7 引入了模块别名：

现在，你可以这样导入之前的重名包：

 

 

性能提升

 

构建性能

Swift Driver 主要用于协调 Swift 源码编译过程。2021年被重写之后，性能有了显著的提升：

• 集成到编译器中
• 编译更快
• 链接更快

现在，它已经被用作 Swift 构建系统的一个框架，以便更好地完成并行编译。性能提升对比如下所示：

具体内容，请参考：
Demystify parallelization in Xcode builds

类型检查

2022年，苹果通过重写了泛型系统的一个关键部分，提升了类型检查的性能。这个部分负责生成协议和 where 语句的方法签名。

基于旧的实现，时间和空间使用率会根据协议的数量呈指数增长。。。

下面这段泛型代码, 在很多关联类型上面增加了一些泛型约束，旧的实现（Swift 5.6）需要 17 秒 去检查类型：

而 Swift 5.7 只需要不到 1 秒 就可以完成！

运行时

在 Swift 5.7 之前，启动 App 就需要进行协议检查，在 iOS 上可能会长达 4 秒之久。

不过，现在协议被放到缓存了。在 iOS 16 上，平均的启动时间可能会减半。

你可以了解一下，如何更好地利用这些新特性：

Improve app size and runtime performance

 

 

并发更新

 

2022 年，Swift 引入了新的并发模型，以及 actor 和 async/await。相比于回调和手动队列管理，新的并发方式更安全也更易用。

为了兼容旧系统（iOS 13, macOS 10.15 Catalina, watchOS 6, tvOS 13)，你的 app 会带上一份 Swift 5.5 的并发运行时副本。

回顾内存安全

一边读一边写，可能导致无法预料的行为：

上面的代码会移除 3，还是会清空整个数组？ 都不是，编译器会报错~

数据竞争

和上面的例子类似，以下代码也会被报错：

这种情况下，就需要用到 actor 来解决数据竞争问题。

具体内容，请参考：

Eliminate data races using Swift Concurrency

Swift 5 实现了内存安全，现在还在完善并发模型，以及可选的类型检查，最终 Swift 6 会实现线程安全。

你可以在项目的构建设置中开启 更严格的并发检查：

distributed actor

Swift 甚至引入了分布式 actor，这样甚至可以很方便地在分布式环境下执行并发任务，并发代码的异常也很容易处理：

相关内容，请参考：
Meet distributed actors in Swift

异步算法包

• 与 async/await 无缝集成
• 支持使用 AsyncSequence 的基于时间的算法
• 支持苹果、Linux、Windows

一些例子：

• zip()，从多个异步序列的值创建元祖
• merge()，合并多个异步序列为一个序列
• debounce()，等待静默期过后再发送一个值
• chunked()，根据时间或数量来将值分到不同的组中

相关内容，请参考：
Meet Swift Async Algorithms

并发优化

• actor 优先级，先执行高优先级的任务（感觉很搞笑，这个不是理所应当的吗？这是修 bug 吧）；
• 避免优先级反转，低优先级的任务不会阻塞高优先级的任务（这个，好像也是理所应当的 😂）；

并发测量工具 （Instrument）

一图胜千言！应该挺不错的，毕竟有比没有好嘛，哈哈：

相关内容，请参考：
Visualize and optimize Swift concurrency

 

 

表达力增强

 

如果你的手里有一把好用的锤子和一把很差劲的螺丝刀，你就会更喜欢去锤钉子，而不是去拧螺丝。

人类发明了工具，工具又会反过来塑造改变人类。Swift 也一样，如果它更好用，你就会更喜欢用它，它就越有可能变得更好。

可选解包

这种代码，你也经常写吧？

如果这种可选内容解包的变量变长，代码就开始变难看：

然后，就会有人给这种长长的变量起别名，然而这种代码可能会不好维护（改变量名的时候，忘记改这个别名）：

庆幸的是，从 Swift 5.7 开始，你可以这样写了：

guard-let 也适用的喔：

闭包类型推断

现在，像这样复杂的闭包，你也不需要再显式地指定闭包的类型了：

指针用法的优化

有很多指针类型转换的语法，在 C 里面是没问题的，然而在 Swift 里面却会报错：

如果你在 Swift 里面用过指针，你可能也见过类似下面这样的错误吧？

然后，为了处理这种编译错误，我们就非要去纠正指针的类型：

不过，现在 Swift 5.7 针对 Swift 和 C 混编的代码做了一些优化，在 Swift 里面调用 C 的代码也会变得轻松很多：

用 Swift Regex 解析字符串

不用正则表达式来处理 Swift 字符串的代码就是这种样子，又长又难懂，不容易维护：

只是为了获取 git 提交者的名字和邮箱，上面这段代码重复用着字符串切片和索引。

还有更好的方式吗？首先，我们来拆解一下这个字符串：

正则表达式可以用声明式的语法来匹配这种结构：

然后，基于这个正则表达式，我们就可以写出这样的代码了：

但是，这个正则表达式不太容易理解，毕竟很多基础的正则表达式语法是需要理解和记忆的。即使是经验丰富的开发人员也需要花些时间才能搞清楚含义：

如果能把这些表达语法封装起来，那就会比较易用：

组合起来之后的用法，很简洁，像极了 SwiftUI：

完整的版本可以是这样的：

你甚至可以把这个正则表达式封装成一个组件：

请注意，你可以在 RegexBuilder 里面直接使用字符串常量：

也可以直接使用正则表达式常量：

还可以插入其他的类型，比如 Foundation 库里的日期格式类型：

不管你选择哪种正则写法，你都可以以一种简洁高效的方式来解析字符串：

不过，要用 Swift Regex，首先得确保系统版本达标：macOS 13, iOS 16, watchOS 9, tvOS 16

相关内容，请参考：
Meet Swift Regex
Swift Regex: Beyond the basics

泛型、协议语法优化

假设你要写一个 Git 客户端的界面，展示提交记录的时候需要用到字典来加速查询提交者姓名，编辑提交记录的时候需要用数组来保持原有的提交顺序：

然后，你还有一个协议（上面的两种类型都需要遵守它），以便于解析器添加任何一种类型的记录：

然而，现在解析器有两种实现方式来使用这个 Mailmap 协议：

上面的两个方法里用到的 Mailmap 协议，其实是有区别的()：

• 当协议名称用于继承列表、泛型形参列表、泛型实现约束、不透明结果类型，它的含义是 一个遵守此协议的实例；
• 当协议名称被用在，比如：实例类型，泛型实参，泛型同类型约束，函数的形参或返回类型，它的含义是 一个(装有一个遵守此协议的实例的)盒子；

请参考下图中的示例代码理解上述区别：

这个区别非常重要，因为被引入的盒子需要占用更多的内存空间和计算时间，而且盒子不具备盒子里面的实例的所有能力。然而，我们往往很难分辨我们是否引入了这个盒子。

Swift 5.7 会用 any （不是 Any）来显式地标记盒子的使用，5.7 之前的版本会给出相应的警告提示。

现在，上面的类型定义就变成了这样：

这两个示例方法的差异也变得更明显，第一个方法传入泛型参数，第二个传入 any 类型的参数：

如果你打算将一个 any 类型的参数作为泛型参数传入，就会遇到一个清晰的错误：

传入的实例 b 其实是 any 类型的协议盒子，而 mergeEntries(from:) 方法其实需要传入一个遵守 Mailmap 协议的实例，但是 b 这个协议盒子其实不遵守 Mailmap 协议。

这时候，你就需要对这个盒子进行解包，先取出里面遵守了协议的实例，然后再传给这个泛型方法：

不过，像这种简单的使用场景，Swift 会自动帮你进行解包处理。所以，从 Swift 5.7 开始，你将很少再遇到这种错误。

有了这些优化项目，现在我们甚至可以很好地解决之前遇到的一些协议问题，比如：使用了 Self 类型的协议、有关联类型的协议或者遵守 Equatable 协议的协议。比如，你可能会遇到下面这样的错误：

不过，从 Swift 5.7 开始，这种错误就消失了！这可是困扰了大家许久的顽疾，终于，终于被干掉了！

现在，就连 Collection 这种复杂的协议，也可以被定义为 any 类型。
并且，由于引入了新特性 —— 主要的关联类型(primary associated types)，MailmapEntry 也可以被定义为 any 类型：

下图中的 Element 是这个协议的用户都关心的关联类型，而 Index, Iterator 并不需要操心。通过将 Element 放入尖括号中，可以将其定义为主要的关联类型：

如果定义了主要的关联类型，你甚至可以用这种尖括号语法来约束协议的主要关联类型，即使是用在 any 类型中：

系统库中提供了实现同样目的的 AnyCollection 类型，这是一个用于擦除类型的封装类型。这个类型的实现就是一大堆模板代码，而 any 类型是语言特性，你可以很容易地使用。不过 AnyCollection 类型可以兼容旧的语言版本，而且比当前的 any 类型支持的特性更多。

如果你自己定义了一些类型擦除包装类：

现在可以考虑使用 any 类型来重写：

或者直接用类型别名：

不过，说了这么多好处，我们也还是要注意到这个问题：

这里，== 操作符要求 a 和 b 是相同的类型。

所以，苹果官方还是建议你尽量少用 any 类型，推荐使用泛型！

让我们回到之前的例子来加深理解：

上面的方法使用了泛型，而下面的方法使用了 any 类型。前者会有更好的运行时性能，因为编译结束后，泛化的类型就具体化了；而后者每次都要对协议容器进行解包。

不过，any 类型的写法非常简洁，开发者们会更倾向于采用这种写法。为了帮助开发者们更好地用泛型，Swift 可以用 some 来约束泛型参数。

现在，泛型和协议写法都非常简洁了，不过泛型的运行时性能更好，优先采用 some 吧！

相关内容，请参考：
Embrace Swift generics
Design protocol interfaces in Swift

 

 

总结

 

不得不说，很多日常开发中遇到的难题都要从语言层面去优化才能更好的解决，比如：并发、正则表达式、泛型等。

本质上来说，这是一种编程思维模式上的切换，而不是头痛医头脚痛医脚。

以前，正则表达式是一个很多人都感觉很头痛的东西，甚至有开发朋友特地花时间去记忆正则表达式的语法。现在好了，Swift 已经给我们封装好了易用的接口，你甚至不需要懂正则表达式的语法都可以直接上手呢！

怎么样，Swift 5.7 推出的新特性和你的胃口吗？😄

 

参考内容：
What’s new in Xcode