iOS开发 - Swift Codable协议实战：快速、简单、高效地完成JSON和Model转换！

前言

Codable 是 Swift 4.0 引入的一种协议，它是一个组合协议，由 Decodable 和 Encodable 两个协议组成。它的作用是将模型对象转换为 JSON 或者是其它的数据格式，也可以反过来将 JSON 数据转换为模型对象。

Encodable 和 Decodable 分别定义了 encode(to:) 和 init(from:) 两个协议函数，分别用来实现数据模型的归档和外部数据的解析和实例化。最常用的场景就是刚提到的 JSON 数据与模型的相互转换，但是 Codable 的能力并不止于此。

简单应用

在实际开发中，Codable 的使用非常方便，只需要让模型遵循 Codable 协议即可：

struct GCPerson: Codable {
    var name: String
    var age: Int
    var height: Float // cm
    var isGoodGrades: Bool
}

接下来编写数据编码和解码的方法：

func encodePerson() {
	let person = GCPerson(name: "XiaoMing", age: 16, height: 160.5, isGoodGrades: true)
	let encoder = JSONEncoder()
	encoder.outputFormatting = .prettyPrinted // 优雅永不过时，json会好看点哟
	do {
		let data = try encoder.encode(person)
		let jsonStr = String(data: data, encoding: .utf8)
		textView.text = jsonStr
		print(jsonStr as Any)
	} catch let err {
		print("err", err)
	}
}

func decodePerson() {
	let jsonStr = "{\"age\":16,\"isGoodGrades\":1,\"name\":\"XiaoMing\",\"height\":160.5}"
	guard let data = jsonStr.data(using: .utf8) else {
		print("get data fail")
		return
	}
	let decoder = JSONDecoder()
	do {
		let person = try decoder.decode(GCPerson.self, from: data)
		print(person)
	} catch let err {
		print("err", err)
	}
}

上面例子的输出：

Optional("{\n  \"age\" : 16,\n  \"isGoodGrades\" : true,\n  \"name\" : \"XiaoMing\",\n  \"height\" : 160.5\n}")
GCPerson(name: "XiaoMing", age: 16, height: 160.5, isGoodGrades: false)

应该有眼尖的童鞋是发现了，我将 JSONEncoder 的 outputFormatting 设置为了 prettyPrinted，这会让它输出的时候会美观一下，比如将它们放置在 UITextView 视图中作对比：

CodingKeys 字段映射

如果属性名称与 JSON 数据中的键名不一致，需要使用 Swift 语言中的 CodingKeys 枚举来映射属性名称和键名。CodingKeys 是一个遵循了 CodingKey 协议的枚举，它可以用来描述 Swift 对象的属性与 JSON 数据中的键名之间的映射关系。

struct Address: Codable {
    var zipCode: Int
    var fullAddress: String
    
    enum CodingKeys: String, CodingKey {
        case zipCode = "zip_code"
        case fullAddress = "full_address"
    }
}

数据编码和解码的方法与前面的大同小异：

func encodeAddress() {
	let address = Address(zipCode: 528000, fullAddress: "don't tell you")
	let encoder = JSONEncoder()
	encoder.outputFormatting = .prettyPrinted // 优雅永不过时，json会好看点哟
	do {
		let data = try encoder.encode(address)
		let jsonStr = String(data: data, encoding: .utf8)
		textView.text.append("\n\n")
		textView.text = textView.text.appending(jsonStr ?? "")
		print(jsonStr as Any)
	} catch let err {
		print("err", err)
	}
}

func decodeAddress() {
	let jsonStr = "{\"zip_code\":528000,\"full_address\":\"don't tell you\"}"
	guard let data = jsonStr.data(using: .utf8) else {
		print("get data fail")
		return
	}
	let decoder = JSONDecoder()
	do {
		let address = try decoder.decode(Address.self, from: data)
		print(address)
	} catch let err {
		print("err", err)
	}
}

此时的输出为：

Optional("{\n  \"zip_code\" : 528000,\n  \"full_address\" : \"don\'t tell you\"\n}")
Address(zipCode: 528000, fullAddress: "don\'t tell you")

从控制台日志可以看出，Address 模型中的的 zipCode 和 fullAddress 属性字段已被替换为 zip_code 和 full_address，值得注意的是，使用 CodingKeys 映射后就只能使用映射后的字段名称。

数据类型匹配

Swift 中的数据类型需要与 JSON 数据中的数据类型匹配，否则将无法正确地进行解码。如果数据类型不匹配，则会进入到 catch 代码块，意味着解码失败。

let jsonStr = "{\"age\":16,\"isGoodGrades\":1,\"name\":\"XiaoMing\",\"height\":160.5}"

在上面的例子中，将 isGoodGrades 的值改为1，此时输出的错误内容为：

err typeMismatch(Swift.Bool, Swift.DecodingError.Context(codingPath: [CodingKeys(stringValue: "isGoodGrades", intValue: nil)], debugDescription: "Expected to decode Bool but found a number instead.", underlyingError: nil))

由此引出，Bool 型只支持 true 和 false，其它一概不认。

Date 和 Optional 可选类型

在使用 Codable 对 Date 和 Optional 属性进行编解码时，有些细节是需要了解的。

Codable 默认启用的时间策略是 deferredToDate，即从 UTC时间2001年1月1日0时0分0秒 开始的秒数，对应 Date 类型中 timeIntervalSinceReferenceDate 这个属性。比如 702804983.44863105 这个数字解析后的结果是 2023-04-10 07:34:17 +0000。

在这儿把时间策略设置为 secondsSince1970，因为这个会比上面的要常用。我们需将 JSONEncoder 的 dateEncodingStrategy 设置为 secondsSince1970，JSONDecoder 也是相同的设置。

在设置 Optional 可选类型时，在编码时，为空的属性不会包含在 JSON 数据中。在解码时，直接不传或将值设定为 \"null\" / \"nil\" / null 这三种值也能被解析为 nil。

struct Activity: Codable {
    var time: Date
    var url: URL?
}

编码解码的工作：

func encodeActivity() {
	let activity = Activity(time: Date(), url: URL(string: "https://www.baidu.com"))
	let encoder = JSONEncoder()
	encoder.outputFormatting = .prettyPrinted // 优雅永不过时，json会好看点哟
	encoder.dateEncodingStrategy = .secondsSince1970 // 秒
	do {
		let data = try encoder.encode(activity)
		let jsonStr = String(data: data, encoding: .utf8)
		textView.text.append("\n\n")
		textView.text = textView.text.appending(jsonStr ?? "")
		print(jsonStr as Any)
	} catch let err {
		print("err", err)
	}
}

func decodeActivity() {
//        let jsonStr = "{\"time\":528000,\"url\":111}" // 即便是 Optional 的属性也要对应的数据类型，否则还是会解析失败
	let jsonStr = "{\"time\":1681055185}" // Optional类型的属性字段，直接不传也是nil
	//        let jsonStr = "{\"time\":528000,\"url\":null}" // 以下三种也能被解析为nil，\"null\" / \"nil\" / null
	guard let data = jsonStr.data(using: .utf8) else {
		print("get data fail")
		return
	}
	let decoder = JSONDecoder()
	decoder.dateDecodingStrategy = .secondsSince1970 // 秒
	do {
		let activity = try decoder.decode(Activity.self, from: data)
		print(activity)
	} catch let err {
		print("err", err)
	}
}

此时的输出为：

Optional("{\n  \"url\" : \"https:\\/\\/www.baidu.com\",\n  \"time\" : 1681057020.835813\n}")
Activity(time: 2023-04-09 15:46:25 +0000, url: nil)

自定义编解码

有时候前后端定义的模型不同时，有可能会需要用到自定义编解码，以此来达成“统一”。

比如我们现在有一个 Dog 模型，sex 字段为 Bool 型，在后端的定义为 0 和 1，此时我们需要将它们给转换起来，可以是 false 为 0，true 为 1。

struct Dog: Codable {
    var name: String
    var sex: Bool // 0/false女 1/true男
    
    init(name: String, sex: Bool) {
        self.name = name
        self.sex = sex
    }
    
    // 必须实现此枚举，在编码解码方法中需要用到
    enum CodingKeys: CodingKey {
        case name
        case sex
    }

    init(from decoder: Decoder) throws {
        let container = try decoder.container(keyedBy: CodingKeys.self)
        self.name = try container.decode(String.self, forKey: .name)
        // 取出来int后再转换为Bool
        let sexInt = try container.decode(Int.self, forKey: .sex)
        sex = sexInt == 1
    }
    
    func encode(to encoder: Encoder) throws {
        var container = encoder.container(keyedBy: CodingKeys.self)
        try container.encode(self.name, forKey: .name)
        // 将sex属性以int类型编码
        try container.encode(sex ? 1 : 0, forKey: .sex)
    }
}

在编码的时候将 sex 从 Bool 型转换为 Int 型，解码时则反过来。编解码的工作依旧与前面的大致一样：

func encodeDog() {
	let dog = Dog(name: "Max", sex: true)
	let encoder = JSONEncoder()
	encoder.outputFormatting = .prettyPrinted // 优雅永不过时，json会好看点哟
	do {
		let data = try encoder.encode(dog)
		let jsonStr = String(data: data, encoding: .utf8)
		textView.text.append("\n\n")
		textView.text = textView.text.appending(jsonStr ?? "")
		print(jsonStr as Any)
	} catch let err {
		print("err", err)
	}
}

func decodeDog() {
	let jsonStr = "{\"name\":\"Max\",\"sex\":1}"
	guard let data = jsonStr.data(using: .utf8) else {
		print("get data fail")
		return
	}
	let decoder = JSONDecoder()
	do {
		let dog = try decoder.decode(Dog.self, from: data)
		print(dog)
	} catch let err {
		print("err", err)
	}
}

此时的日志输出为：

Optional("{\n  \"name\" : \"Max\",\n  \"sex\" : 1\n}")
Dog(name: "Max", sex: true)

总结

Codable 是 Swift 中非常方便的一个协议，可以帮助我们快速进行数据的编码和解码，提高了开发效率和代码可读性。当然使用不当也会造成严重的灾难，所以我为大家整理了以下几点使用时的注意事项，希望能对大家有所帮助：

1. 嵌套的数据结构也需要遵循 Codable 协议。
2. Bool 型只支持 true 或 false。
3. Optional 类型修饰的属性字段，直接不传是 nil，或将值设定为以下三种也能被解析为 nil，\"null\" / \"nil\" / null。
4. 可以使用自定义的编码器和解码器来进行转换。