作者:Olivier Halligon, 原文链接 ,原文日期:2016-02-28
译者: ray16897188 ;校对: numbbbbb ;定稿: 星夜暮晨
今天我们来看看怎样通过变懒la:zzz:y :sleeping:…来提高效率:zap:️。具体点儿说,我们要聊一聊 lazy var
、 LazySequence
和喵星人:smile_cat:。
假设你要做一个聊天应用,想用头像表示你的用户。针对每个头像你都要准备不同分辨率的版本,所以我们这样做:
extension UIImage {
func resizedTo(size: CGSize) -> UIImage {
/* 这里是图片大小调整算法,涉及到大量计算 */
}
}
class Avatar {
static let defaultSmallSize = CGSize(width: 64, height: 64)
var smallImage: UIImage
var largeImage: UIImage
init(largeImage: UIImage) {
self.largeImage = largeImage
self.smallImage = largeImage.resizedTo(Avatar.defaultSmallSize)
}
}
以上代码的弊端:我们需要在 init
中计算出 smallImage
的,因为编译器要求我们在 init
中初始化 Avatar
的所有属性。
但我们有可能会使用另一个小尺寸版本的用户头像,那么这个缺省值( smallImage
)根本就不会被用到。也就是说,我们用计算量很大的图像缩放算法算出了这个缺省值,却没有
。
在 Objective-C 里,类似情况我们往往会使用一个中间私有变量(intermediate private variable),该用法翻译成 Swift 是这样:
class Avatar {
static let defaultSmallSize = CGSize(width: 64, height: 64)
private var _smallImage: UIImage?
var smallImage: UIImage {
get {
if _smallImage == nil {
_smallImage = largeImage.resizedTo(Avatar.defaultSmallSize)
}
return _smallImage! // :horse:
}
set {
_smallImage = newValue
}
}
var largeImage: UIImage
init(largeImage: UIImage) {
self.largeImage = largeImage
}
}
用这种方式,我们就可以随时给 smallImage
赋一个新值。但是如果在使用它之前没有赋过值,它不会返回 nil
,而是基于 largeImage
计算一个值并返回。
这恰好满足我们的需求。但是代码实在太多。想想看,如果每个头像需要准备更多分辨率的版本,而且对每种版本都有这种需求,那该多恐怖!
多亏了 Swift,我们可以省掉上面那些胶水代码(glue code),偷点儿懒… 只要简单的把 smallImage
变量声明成一个 lazy
存储属性即可!
class Avatar {
static let defaultSmallSize = CGSize(width: 64, height: 64)
lazy var smallImage: UIImage = self.largeImage.resizedTo(Avatar.defaultSmallSize)
var largeImage: UIImage
init(largeImage: UIImage) {
self.largeImage = largeImage
}
}
搞定了,使用 lazy
关键字,我们用更少代码实现了相同的行为!
smallImage
惰性变量赋一个特定值之前使用了它,那么 当且仅当 此时该变量的缺省值才会被计算并返回。如果随后我们再次使用这个属性,它的值就已经被计算出来,会直接返回这个已存储的值。 smallImage
之前给它赋一个确切的值,那它就不会浪费时间计算那个缺省值,(随后访问它时)返回的是我们之前给它的那个确切的值。 smallImage
这个属性,那它的缺省值就永远不会被计算出来! 这就是一种可以避免无用初始化的有效且简单的方法,而且在没有使用中间私有变量的情况下提供缺省值。
和其他属性一样,你可以用一个原地计算(in-place-evaluated)闭包来给 lazy
变量设定缺省值 - 使用 = { /* some code */ }()
替换掉 = some code
。当你需要多行代码去计算缺省值时,这么做更好。
class Avatar {
static let defaultSmallSize = CGSize(width: 64, height: 64)
lazy var smallImage: UIImage = {
let size = CGSize(
width: min(Avatar.defaultSmallSize.width, self.largeImage.size.width),
height: min(Avatar.defaultSmallSize.height, self.largeImage.size.height)
)
return self.largeImage.resizedTo(size)
}()
var largeImage: UIImage
init(largeImage: UIImage) {
self.largeImage = largeImage
}
}
但由于它是一个 lazy
属性, 所以你可以在闭包里引用 self
! (注意,即使不用闭包你也可以引用 self
,之前的例子就是。)
属性是 lazy
意味着它的缺省值暂时不会计算,当它需要计算的时候, self
已经完成初始化。这就是为什么你可以在那里使用 self
——这和非 lazy
属性正好相反:它的缺省值在初始化阶段就被计算出来了。
:information_source: 瞬发闭包(Immdiately-applied closures),比如上面给 lazy
变量做缺省值的那个闭包,它是 自动 @noescape
的。这就意味着在这个闭包中无需加 [unowned self]
:这里不会产生引用循环。
在 Swift 里你 不能 创建 lazy let
实例属性,因此无法实现一个使用时才会被计算的常量:cry:。这是由 lazy
的具体实现细节决定的:它在没有值的情况下以某种方式被初始化,然后在被访问时改变自己的值,这就要求该属性是可变的 1 。
既然我们说到了 let
,顺便说一条比较有意思的特性: 被声明在全局作用域下 、或者被声明为一个 类型属性 (声明为 static let
、而非声明为实例属性)的常量是自动具有惰性(lazy)的(还是线程安全的) 2 :
// 全局变量,被以 lazy 形式(和一种线程安全的形式)创建
let foo: Int = {
print("Global constant initialized")
return 42
}()
class Cat {
static let defaultName: String = {
print("Type constant initialized")
return "Felix"
}()
}
@UIApplicationMain
class AppDelegate: UIResponder, UIApplicationDelegate {
func application(application: UIApplication, didFinishLaunchingWithOptions launchOptions: [NSObject: AnyObject]?) -> Bool {
print("Hello")
print(foo)
print(Cat.defaultName)
print("Bye")
return true
}
}
这段代码会先打印出 Hello
,然后是 Global constant initialized
和 42
,接下来是 Type constant initialized
和 Felix
,最后是 Bye
;证明了 foo
和 Cat.defaultName
这两个常量只在被访问时才被创建,而非初始化时创建 3 。
:warning:别把这个和class或结构体里面的实例属性的情况搞混了。如果你声明一个 struct Foo { let bar = Bar() }
,那 bar
这个实例属性会在一个 Foo
实例被创建的时候就被计算出来(作为其初始化的一部分),而不是以惰性的形式。
我们再举一个例子,这次是 sequence(序列)/ Array
,以及一些高阶函数 4 ,比如 map
:
func increment(x: Int) -> Int {
print("Computing next value of /(x)")
return x+1
}
let array = Array(0..<1000)
let incArray = array.map(increment)
print("Result:")
print(incArray[0], incArray[4])
对这段代码来说,在我们访问 incArray
的值 之前 , 所有的输出值都被计算出来了 。所以在 print("Result:")
被执行之前你会看到有 1000 行 Computing next value of …
!即使我们只读了 [0]
和 [4]
这两个条目,根本就没关心其他剩下的… 想想假如我们用的函数计算量比 increment
更大会怎样!
OK,我们来用另一种形式的 lazy
解决上面的问题。
在 Swift 标准库中, SequenceType
和 CollectionType
协议都有个叫 lazy
的计算属性,它能给我们返回一个特殊的 LazySequence
或者 LazyCollection
。这些类型只能被用在 map
, flatMap
, filter
这样的高阶函数中,而且是以一种 惰性 的方式。 5
来看看如何使用:
let array = Array(0..<1000)
let incArray = array.lazy.map(increment)
print("Result:")
print(incArray[0], incArray[4])
现在这段代码只打印出来这些…
Result:
Computing next value of 0…
Computing next value of 4…
1 5
…证明了只是在那些值被使用时才调用 increment
函数,而不是调用 map
的时候。并且只对那些被访问到的值使用,而不是对整个数组里面一千个值都使用!:tada:
这下效率提高了很多!对那些涉及到庞大的序列(比如这个有 1000 个元素的数组)、以及高计算度闭包的情景来说,使用这个技巧会带来质变。 6
有关惰性序列,最后一个小妙招就是你可以像monad 那样,把高阶函数的调用拼接起来。比如你可以让一个惰性序列以这种方式调用 map
(或者 flatMap
):
func double(x: Int) -> Int {
print("Computing double value of /(x)…")
return 2*x
}
let doubleArray = array.lazy.map(increment).map(double)
print(doubleArray[3])
这样只有当 array[3]
被访问时, double(increment(array[3]))
才会被执行,被访问之前不会有这个计算,数组的其他元素也不会有这个计算!
与之相对,如果使用 array.map(increment).map(double)[3]
(不带 lazy
)会首先对整个 array
序列的所有元素进行计算,所有结果都计算出来之后再提取出第4个元素。更糟糕的是 对数组的迭代要进行两次 ,每个 map
都会有一次。这对计算时间(computational time)来说是怎样的一种浪费!
##结论
正如那句话所说的: “懒惰是人类文明进步的真正动力”
。
Swift 的邮件列表中还在讨论如何解决相应问题并使 lazy let
成为可能,但是在 Swift 2 中还是无法使用。
请注意,在 playground 或者 REPL 中代码的执行环境类似一个 main()
函数,因此最外层声明的 let foo: Int
不会被看做是一个全局常量。因此(在 playground 或者 REPL 中)你看不到类似的结果。别被 playground 或者 REPL 骗了,实际项目中的那些 let
的全局常量确实是 lazy 的。
顺便说下,在 class
中使用 static let
是 Swift 创建单例的最佳实践(即使你应该避免使用单例:wink:),原因在于 static let
是惰性的、线程安全的,而且只能被创建一次。
“高阶函数”是一种能把另外一个函数当做参数或者能返回一个函数(或者两者都能)的函数。常见的高阶函数有 map
, flatMap
, filter
等等。
实际上,这些类型其实就是保留了一个对“原序列”的引用,又保留了一个对“待调用闭”的引用,然后只在某个元素被访问时再对这个元素调用该闭包,做出实际的计算。
但请知悉 - 至少以我自己实验的结果 - 计算出的返回值并没有被缓存(memoization);所以如果你再次调用 incArray[0]
,结果就又被计算一次。鱼与熊掌不可兼得…(目前)
对,我太懒了就没写结论。但是就像这篇文章说的那样,对懒的追求可以将你造就成一个好的程序员,对吧?:stuck_out_tongue_winking_eye:
本文由 SwiftGG 翻译组翻译,已经获得作者翻译授权,最新文章请访问http://swift.gg。