从 SwiftUI 谈声明式 UI 与类型系统的协同进化

引言

在 WWDC19 上，Apple 发布了 Project Catalyst（原名 Marzipan），它使开发者能够将 iPadOS 应用程序移植到 macOS 上。与此同时，SwiftUI 也正式亮相，它统一了 Apple 所有平台的 UI 开发解决方案。

恰逢前段时间，谷歌也在 I/O 大会上发布了 Jetpack Compose，这是其对声明式 UI 的最新探索。这些动向表明，声明式 UI 已成为 UI 开发的趋势，它将如何与类型系统协同进化？本文将从 SwiftUI 入手，探讨这一问题。

声明式 UI 的崛起

传统 UI 框架通常采用命令式编程范式，即开发者显式地编写代码来改变 UI 状态。而声明式 UI 则采用不同的方法，它将 UI 为一个状态，并由框架负责根据状态更新 UI。

声明式 UI 的好处显而易见：

• 可预测性： 开发者只需要想要达到的 UI 状态，框架会处理如何实现这一状态的细节。这使代码更易于理解和调试。
• 可重用性： 声明式 UI 组件可以很容易地重用，因为它们专注于描述 UI 状态，而不是如何实现这一状态。
• 可测试性： 由于 UI 状态与代码逻辑解耦，测试声明式 UI 组件变得更加容易。

随着硬件性能的不断提升，声明式 UI 框架变得更加可行，因为它们可以通过在后台线程中执行更新来减轻主线程的负担。

类型系统与声明式 UI

类型系统在声明式 UI 中扮演着至关重要的角色：

• 类型安全： 类型系统确保代码在编译时不会出现类型错误，这在声明式 UI 中尤为重要，因为 UI 状态通常由复杂的数据结构表示。
• 类型推断： 类型系统可以推断出许多表达式的类型，从而减少了代码中的显式类型标注。这在声明式 UI 中非常有用，因为 UI 状态通常包含大量的嵌套数据结构。
• 协议扩展： 协议扩展允许为现有类型添加新的功能，而无需修改类型本身。这在声明式 UI 中非常有用，因为它允许开发者扩展标准 UI 组件以满足特定需求。

SwiftUI 中的声明式 UI

SwiftUI 是 Apple 为其所有平台开发的统一声明式 UI 框架。它基于以下原则：

• 声明式： 开发者只需要描述想要达到的 UI 状态，SwiftUI 会负责根据状态更新 UI。
• 响应式： SwiftUI 会在数据更改时自动更新 UI，从而实现数据的双向绑定。
• 可组合： SwiftUI 组件可以轻松地组合在一起以创建复杂 UI。

SwiftUI 使用一种名为 SwiftUI DSL 的领域特定语言来描述 UI 状态。这种 DSL 基于 Swift 语言，但它引入了新的语法结构，例如 ViewBuilder 和 ForEach，以简化 UI 描述。

类型系统在 SwiftUI 中的作用

类型系统在 SwiftUI 中发挥着至关重要的作用：

• 泛型： SwiftUI 广泛使用泛型来表示不同类型的数据。例如，List 组件可以显示任何类型的集合。
• 协议扩展： SwiftUI 使用协议扩展来扩展标准 UI 组件。例如，View 协议扩展提供了 padding() 方法，用于在视图周围添加边距。
• 结构体： SwiftUI 中的视图是由结构体表示的。结构体是值类型，这有助于确保 UI 状态的可预测性和可测试性。
• 枚举： SwiftUI 使用枚举来表示不同的 UI 状态。例如，Binding 枚举表示数据和视图之间的绑定状态。

声明式 UI 和类型系统的未来

声明式 UI 和类型系统正在协同进化，为开发者提供更强大、更易用的 UI 开发工具。以下是一些未来趋势：

• 更高级的类型推断： 编译器将能够推断出更复杂的表达式的类型，从而减少显式类型标注的需要。
• 更好的协议支持： 协议将继续在声明式 UI 中发挥重要作用，并且可能会引入新的特性来增强协议的可扩展性。
• 定制类型系统的支持： 声明式 UI 框架可能会提供对类型系统进行定制的能力，从而允许开发者根据特定需求扩展语言。

结论

声明式 UI 和类型系统是 UI 开发的未来。它们共同提供了一个强大的工具集，使开发者能够创建可预测、可重用和可测试的 UI。随着硬件性能的不断提升和编译器技术的进步，声明式 UI 将变得更加普遍，而类型系统也将继续在其中发挥至关重要的作用。