26、Swift 并发、并行与代码格式化风格指南

Swift 并发、并行与代码格式化风格指南

1. Swift 中的并发和并行

在 Swift 中，同时可以存在多个操作队列，并且至少会有一个操作队列在运行，这个队列就是主队列。主队列在应用启动时会自动为主线程创建，所有的 UI 操作都在主队列中执行。我们可以使用 NSOperation 和 NSOperationQueues 类为应用添加并发功能，下面介绍三种不同的方式。

1.1 使用 NSBlockOperation 实现并发

NSBlockOperation 类是 NSOperation 类型的具体实现，它可以管理一个或多个代码块的执行。以下是使用 NSBlockOperation 向操作队列添加三个任务的示例代码：

let calculation = DoCalculations()
let operationQueue = NSOperationQueue()

let blockOperation1: NSBlockOperation = 
  NSBlockOperation.init(block: {
  calculation.performCalculation(10000000, tag: "Operation 1")
})

blockOperation1.addExecutionBlock(
  {
    calculation.performCalculation(10000, tag: "Operation 2")
  }
)

blockOperation1.addExecutionBlock(
  {
    calculation.performCalculation(1000000, tag: "Operation 3")
  }
)

operationQueue.addOperation(blockOperation1)

上述代码的执行步骤如下：
1. 创建 DoCalculation 类的实例和 NSOperationQueue 类的实例。
2. 使用 init 构造函数创建 NSBlockOperation 类的实例，该构造函数接受一个代码块作为参数，表示要在队列中执行的任务之一。
3. 使用 addExecutionBlock() 方法向 NSBlockOperation 实例添加另外两个任务。
4. 将 NSBlockOperation 实例添加到 NSOperationQueue 实例中，此时操作中的各个任务开始执行。

任务的执行顺序是先进先出（FIFO），但如果资源可用，任务可以并发执行。如果希望任务串行执行，可以设置操作队列的 maxConcurrentOperationCount 属性，示例代码如下：

operationQueue.maxConcurrentOperationCount = 1

然而，在上述示例中添加这行代码可能不会按预期工作，因为该属性定义的是可以同时执行的排队操作的最大数量，而 NSBlockOperation 实例代表一个操作，要使任务串行执行，需要为每个任务创建一个单独的 NSBlockOperation 实例。

1.2 使用操作队列的 addOperationWithBlock() 方法

NSOperationQueue 类有一个 addOperationWithBlock() 方法，它可以很容易地将一个代码块添加到队列中。以下是使用该方法向队列添加任务的示例代码：

let operationQueue = NSOperationQueue()
let calculation = DoCalculations()

operationQueue.addOperationWithBlock() {
  calculation.performCalculation(10000000, tag: "Operation1")
}

operationQueue.addOperationWithBlock() {
  calculation.performCalculation(10000, tag: "Operation2")
}

operationQueue.addOperationWithBlock() {
  calculation.performCalculation(1000000, tag: "Operation3")
}

与 NSBlockOperation 示例不同，使用 addOperationWithBlock() 方法添加的任务会在添加到队列后立即开始执行。同样，可以通过设置 maxConcurrentOperationCount 属性使任务串行执行，示例代码如下：

var operationQueue = NSOperationQueue()
operationQueue.maxConcurrentOperationCount = 1

1.3 子类化 NSOperation 类

如果在设计时希望为并发设计 DoCalculation 类，可以子类化 NSOperation 类。以下是将 DoCalculation 类实现为 NSOperation 类的子类的示例代码：

class MyOperation: NSOperation {
  let iterations: Int
  let tag: String

  init(iterations: Int, tag: String) {
    self.iterations = iterations
    self.tag = tag
  }

  override func main() {
    performCalculation()
  }

  func performCalculation() {
    let start = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
    for var i=0; i<iterations; i++ {
      self.doCalc()
    }
    let end = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
    print("time for \(tag):  \(end-start)")
  }

  func doCalc() {
    let x=100
    let y = x*x
    _ = y/x
  }
}

可以很容易地将 MyOperation 类的实例添加到操作队列中，示例代码如下：

var operationQueue = NSOperationQueue()
operationQueue.addOperation(MyOperation(iterations: 10000000, tag: "Operation 1"))
operationQueue.addOperation(MyOperation(iterations: 10000, tag: "Operation 2"))
operationQueue.addOperation(MyOperation(iterations: 1000000, tag: "Operation 3"))

同样，可以通过设置 maxConcurrentOperationCount 属性使任务串行执行。

2. Swift 代码格式化和风格指南

在开发过程中，遵循编程风格指南可以帮助团队编写一致且易于维护的代码。以下是一些 Swift 代码的风格指南建议。

2.1 什么是编程风格指南

编程风格是非常个人化的，每个开发者都有自己喜欢的风格。不同语言之间推荐的风格也可能不同，例如在 C# 中，方法或函数名通常使用首字母大写的驼峰命名法，而在大多数其他语言中，如 C、Objective - C 和 Java，推荐使用首字母小写的驼峰命名法。

编程风格指南定义了一组规则和准则，开发者在使用特定语言编写应用时应该遵循这些规则。不同公司或项目的风格指南可能会有很大差异，并且会随着时间的推移而变化。

2.2 具体的风格指南建议

• 语句末尾不使用分号 ：与许多语言不同，Swift 语句末尾不需要分号，因此不应该使用。示例代码如下：

//Preferred Method
var name = "Jon"
print(name)
//Non-preferred Method
var name = "Jon";
print(name);

• 条件语句不使用括号 ：与许多语言不同，Swift 条件语句周围不需要括号，除非为了明确表达需要使用。示例代码如下：

//Preferred Method
if speed == 300000000 {
    print("Speed of light")
}
//Non-Preferred Method
if (speed == 300000000) {
    print("Speed of light")
}

• 命名规则 ：
  • 类 ：类名应该具有描述性，描述类的用途，以大写字母开头，使用驼峰命名法。例如：
    | 正确命名 | 错误命名 |
    | ---- | ---- |
    | BaseballTeam | baseballTeam（首字母小写） |
    | LaptopComputer | Laptop_Computer（使用下划线） |
  • 函数和方法 ：函数名应该具有描述性，以小写字母开头，使用驼峰命名法。例如：
    | 正确命名 | 错误命名 |
    | getCityName | get_city_name（全小写且使用下划线） |
    | playSound | PlaySound（首字母大写） |
  • 常量和变量 ：常量和变量应该具有描述性，通常以小写字母开头，使用驼峰命名法。全局常量的名称应该全部为大写字母，单词之间用下划线分隔。例如：
    | 正确命名 | 错误命名 |
    | playerName | |
    | GLOBAL_CONSTANT | |

综上所述，在使用 Swift 进行开发时，合理运用并发和并行技术可以提高应用的性能和响应能力，但需要谨慎考虑并发带来的复杂性和开销。同时，遵循代码格式化和风格指南可以使代码更易于维护和阅读。

3. 并发与风格指南的综合考量

在实际的 Swift 开发中，并发和代码风格指南都起着至关重要的作用。我们需要在提高应用性能的同时，保证代码的可读性和可维护性。

3.1 并发选择的考量

在选择并发方式时，需要根据具体的需求和场景来决定。以下是一个简单的决策流程图：

graph TD;
    A[是否已有功能代码] -->|是| B[功能代码是否需要改造为并发]
    A -->|否| C[使用 addOperationWithBlock()]
    B -->|是| D[子类化 NSOperation 类]
    B -->|否| E[使用 NSBlockOperation 或 addOperationWithBlock()]
    E -->|任务需一起管理| F[使用 NSBlockOperation]
    E -->|任务独立添加| G[使用 addOperationWithBlock()]

• 已有功能代码且无需改造 ：如果已有功能代码，并且不需要对其进行改造以适应并发，可以使用 NSBlockOperation 或 addOperationWithBlock() 方法。如果这些任务需要一起管理，例如需要统一控制它们的执行状态，那么使用 NSBlockOperation 更合适；如果任务是独立添加到队列中的，使用 addOperationWithBlock() 会更方便。
• 已有功能代码且需要改造 ：如果需要对已有功能代码进行改造以适应并发，或者在设计时就考虑并发，那么子类化 NSOperation 类是一个不错的选择。这样可以将并发逻辑封装在自定义的操作类中，使代码结构更加清晰。
• 没有已有功能代码 ：如果是全新的开发，并且任务较为简单，可以直接使用 addOperationWithBlock() 方法，它可以快速地将代码块添加到操作队列中。

3.2 风格指南的重要性

遵循代码风格指南可以带来诸多好处，以下是一个表格总结：
| 好处 | 说明 |
| ---- | ---- |
| 提高代码可读性 | 统一的代码风格使代码更易于阅读和理解，减少开发者之间的沟通成本。 |
| 增强代码可维护性 | 一致的代码结构和命名规则使代码更易于维护和修改，降低出错的概率。 |
| 促进团队协作 | 团队成员遵循相同的风格指南，能够更好地协作开发，提高开发效率。 |

同时，我们也要认识到风格指南并不是一成不变的。随着 Swift 语言的发展和项目需求的变化，风格指南也可能需要进行调整。因此，开发者应该保持开放的心态，根据实际情况灵活运用风格指南。

4. 总结与建议

在 Swift 开发中，并发和代码风格是两个不可忽视的方面。以下是一些总结和建议：
- 并发方面 ：
- 在添加并发功能之前，要充分考虑是否真的需要并发，以及并发带来的复杂性和开销。
- 优先使用操作队列，因为它提供了更高层次的抽象，更符合大多数应用的需求。但也要注意操作队列会带来额外的开销，对于对资源要求极高的项目，需要谨慎使用。
- 根据具体的需求和场景选择合适的并发方式，如 NSBlockOperation 、 addOperationWithBlock() 或子类化 NSOperation 类。
- 代码风格方面 ：
- 遵循统一的代码风格指南，提高代码的可读性和可维护性。
- 不要害怕对风格指南进行调整，根据项目的实际情况和团队的需求进行优化。
- 当对风格指南中的规则有疑问时，及时与团队成员沟通，确保大家对规则的理解一致。

总之，通过合理运用并发技术和遵循良好的代码风格指南，我们可以开发出高性能、易维护的 Swift 应用。