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SwiftUI 状态管理详解：深入理解 `@State` 和 `@Binding`

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鱼雪

上一篇博客我们介绍了 SwiftUI 中的 Button 控件，

今天我们来介绍 SwiftUI 中的 @State 和 @Binding 控件。

在应用开发中，状态管理是每个开发者必须面对的关键问题。 让我们以开发一个音乐播放器应用为例。当用户点击播放按钮时，按钮应切换为停止按钮。 为了实现这一功能，你需要一个机制来跟踪应用的状态，以便在适当的时候改变按钮的外观。

SwiftUI 提供了多种内置的状态管理功能，其中之一就是 @State 属性包装器。 当你使用 @State 注解一个属性时，SwiftUI 会自动将其存储在应用中。 此外，使用该属性的视图会在其值发生变化时自动接收到通知。 因此，当状态发生变化时，SwiftUI 会重新计算受影响的视图并相应地更新应用的外观。

听起来是不是很棒？不过，我理解状态管理一开始可能有些让人困惑。 为了更好地理解状态(@State)和绑定(@Binding)， 本文将通过编码示例和练习来深入讲解这些概念。

通过这些示例，你将更好地掌握 SwiftUI 中这一关键概念。

创建一个启用 SwiftUI 的新项目​

首先，让我们使用 SwiftUI 创建一个简单的示例， 演示如何通过跟踪应用状态在播放按钮和停止按钮之间切换。 打开 Xcode，选择 App 模板创建一个新项目。 在后续的屏幕中，将项目名称设置为 SwiftUIState（你也可以选择其他名称）， 确保 Interface 选项中选择 SwiftUI。

保存项目后，Xcode 会加载 ContentView.swift 文件并在画布中显示预览。 为了创建播放按钮，可以使用以下代码片段：

Button {
    // 切换播放和停止按钮
} label: {
    Image(systemName: "play.circle.fill")
        .font(.system(size: 150))
        .foregroundStyle(.green)
}

我们使用了系统图像 play.circle.fill 并将按钮颜色设置为绿色。

控制按钮的状态​

当前按钮的操作是空的，但我们希望在按钮被点击时，将其外观从播放按钮切换为停止按钮， 并将按钮颜色更改为红色。那么，我们该如何实现呢？ 显然，我们需要一个变量来跟踪按钮的状态。让我们将其命名为 isPlaying。 这是一个布尔变量，用于指示应用是否处于播放状态。

  • 如果 isPlaying 设置为 true，应用应显示停止按钮
  • 如果设置为 false，则显示播放按钮。

以下是实现此行为的代码：

struct ContentView: View {
    private var isPlaying = false
    var body: some View {
        Button {
            // 切换播放和停止按钮
        } label: {
            Image(systemName: isPlaying ? "stop.circle.fill" : "play.circle.fill")
                .font(.system(size: 150))
                .foregroundStyle(isPlaying ? .red : .green)
        }
    }
}

我们根据 isPlaying 变量的值修改图像名称和颜色。

  • 如果将 isPlaying 的默认值设置为 false，预览画布中将显示播放按钮
  • 如果isPlaying设置为 true，则显示停止按钮

现在的问题是：应用如何监控状态（即 isPlaying）的变化并自动更新按钮？

  • 在 SwiftUI 中，这一功能的实现非常简单
  • 只需在 isPlaying 属性前加上 @State：
@State private var isPlaying = false

通过将 isPlaying 属性声明为状态变量，SwiftUI 会自动管理其存储并监控其值的变化。 每当 isPlaying 的值发生变化时，SwiftUI 会自动重新计算依赖于该状态的视图， 从而确保用户界面准确地反映更新后的状态。

备注

只能从视图的 body 内部（或其调用的函数中）访问状态属性。因此，应该将状态属性声明为 private，以防止视图的外部访问。

我们尚未实现按钮的具体操作，现在让我们完成它：

Button {
    // 切换播放和停止按钮
    isPlaying.toggle()
} label: {
    Image(systemName: isPlaying ? "stop.circle.fill" : "play.circle.fill")
        .font(.system(size: 150))
        .foregroundColor(isPlaying ? .red : .green)
}

在 action 闭包中，我们调用 toggle() 方法来切换布尔值 isPlaying 在 false 和 true 之间。 这允许我们在播放和停止按钮之间切换。在预览画布中，点击播放图标将触发切换并观察按钮外观的相应变化。

实际上，你可能已经注意到 SwiftUI 在切换按钮时会呈现淡入淡出的动画。 这种动画是 SwiftUI 内置的，无需额外编写代码即可实现平滑的按钮外观过渡，提供无缝的用户体验。

在本书的后续章节中，我们将深入探讨动画主题，学习如何使用 SwiftUI 自定义和创建自己的动画。 正如你所见，SwiftUI 简化了实现 UI 动画的过程，使其对所有开发者更具可访问性。

使用 Binding 进行状态管理​

成功创建计数按钮后，我们将进一步探讨 @Binding 的使用。 在这种情况下，不再声明一个布尔变量作为状态，而是使用一个整数状态变量来跟踪计数。 每当按钮被点击，计数器将增加 1。

接下来，我们修改代码以显示三个计数按钮，如图所示。所有三个按钮将共享同一个计数器。 无论点击哪个按钮，计数器都会增加 1，所有按钮将更新以显示最新的计数值。

为了避免代码重复，良好的实践是将公共视图提取为可重用的子视图。 在本例中，我们可以将 Button 视图提取出来，创建一个独立的子视图。

以下是实现方法的示例：

struct CounterButton: View {
    @Binding var counter: Int
    var color: Color
    var body: some View {
        Button {
            counter += 1
        } label: {
            Circle()
                .frame(width: 200, height: 200)
                .foregroundStyle(color)
                .overlay {
                    Text("\(counter)")
                        .font(.system(size: 100, weight: .bold, design: .rounded))
                        .foregroundStyle(.white)
                }
        }
    }
}

CounterButton 视图接受两个参数：counter 和 color。你可以这样创建一个红色按钮：

CounterButton(counter: $counter, color: .red)

你可能注意到，CounterButton 视图中的 counter 变量使用了 @Binding 注解。 此外，当创建 CounterButton 的实例时，counter 参数前面加上了 $ 符号。

这些符号的含义是什么？

将按钮提取为单独的视图后，CounterButton 成为 ContentView 的子视图。 计数器的递增现在在 CounterButton 视图中进行，而不是在 ContentView 中。 为了在 ContentView 中管理状态变量，CounterButton 需要一种方式来访问和更新它。

通过使用 @Binding 和 $ 符号，CounterButton 视图中对 counter 值的更改将反映在父视图（即 ContentView）中，反之亦然。 这使得在父视图中所有按钮的计数值能够同步更新。

也就是说如果要在父视图中管理状态变量，但是又想在子视图中使用这个状态变量， 那么需要在父视图中使用@State声明为状态变量，在子视图中使用@Binding声明为绑定变量。 并且需要在父视图中使用$符号来传递状态变量的引用。

这样，子视图就可以通过绑定变量来访问和更新父视图中的状态变量。

现在，你已经理解了绑定的工作原理，可以继续创建另外两个按钮并使用 VStack 垂直对齐它们。

以下是实现方法的示例：

struct ContentView: View {
    @State private var counter = 1
    var body: some View {
        VStack {
            CounterButton(counter: $counter, color: .blue)
            CounterButton(counter: $counter, color: .green)
            CounterButton(counter: $counter, color: .red)
        }
    }
}

完成修改后，你可以在预览画布中测试应用。 点击任意按钮将使计数增加一，所有按钮将更新以反映最新的计数值。

所有小案例的代码​

最终的案例是实现三个不同颜色的计数按钮，并且每个按钮的计数是独立的，最后三个按钮的计数相加显示在顶部。

以下是本文中提到的所有代码：

import SwiftUI

struct ContentView: View {
    @State private var redCounter = 0
    @State private var blueCounter = 0
    @State private var greenCounter = 0
    
    var body: some View {
        VStack{
            Text("\(redCounter + blueCounter + greenCounter)")
                .font(.system(size: 150))
                .fontWeight(.bold)

            HStack{
                CounterButton(count: $redCounter, color: .red)
                CounterButton(count: $blueCounter, color: .blue)
                CounterButton(count: $greenCounter,  color: .green)
            }
            
        }
        
    }
}

struct CounterButton: View {
    @Binding var count: Int
    
    var color: Color
    
    var body: some View {
        Button(
            action:{
                count += 1
            },
            label: {
                Circle()
                    .frame(width: 100, height: 100)
                    .foregroundColor(color)
                    .overlay(
                        Text("\(count)")
                            .font(.system(size: 40, weight: .bold, design: .rounded))
                            .foregroundColor(.white)
                    )
            }
        )
    }
}

struct Demo3View: View {
    @State private var count = 0
    var body: some View {
        VStack {
            CounterButton(count: $count, color: .red)
            CounterButton(count: $count, color: .blue)
            CounterButton(count: $count, color: .green)
        }
    }
}

struct Demo2View: View {
    @State private var count = 0
    var body: some View {
        Button(
            action: {
                count += 1
            },
            label: {
                ZStack {
                    Image(systemName: "circle.fill")
                        .font(.system(size: 150))
                        .foregroundColor(.red)
                    Text("\(count)")
                        .font(.system(size: 50))
                        .foregroundColor(.white)
                }
            })
    }
}

struct Demo1View: View {
    @State private var isPlaying = false
    var body: some View {
        Button(action: {
            isPlaying.toggle()
        }) {
            Image(systemName: isPlaying ? "stop.circle.fill": "play.circle.fill")
                .font(.system(size: 100))
                .foregroundColor(isPlaying ? .red : .green)
        }
    }
}

#Preview {
    ContentView()
}

总结​

SwiftUI 中对状态的支持简化了应用开发中的状态管理。 理解 @State 和 @Binding 的概念至关重要， 因为它们在 SwiftUI 中管理状态和更新用户界面方面发挥着重要作用。

本文介绍了 SwiftUI 中状态管理的基础知识。 随着学习的深入，你将了解如何利用 @State 实现视图动画，以及如何在多个视图之间管理共享状态。

通过结合使用 @State 和 @Binding，SwiftUI 使得构建响应式且高效的用户界面变得更加简便。 希望本文能帮助你在 SwiftUI 中更好地管理状态，提升 iOS 应用的用户体验。

中年老码农,专注于自由职业与远程全栈开发
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