Swift 协议扩展精进之路：解决 CoreData 托管实体子类的类型不匹配问题（上）

概述

在 Swift 开发语言中，各位秃头小码农们可以充分利用语法本身所带来的便利去劈荆斩棘。我们还可以恣意利用泛型、协议关联类型和协议扩展来进一步简化和优化我们复杂的代码需求。

不过，在涉及到多个子类派生于基类进行多态模拟的场景下，稍不留神可能就会产生恢诡谲怪的错误。这是怎么回事？又该如何解决呢？

在学完本课后，相信小伙伴们都会在撸码实战中重新找回自信，并向更深一层的内功修为奋勇前进！

那还等什么呢？让我们马上开始 Swift 精进之旅吧！
Let’s go！！！😉

1. 完美世界崩塌了！

在之前的这两篇博文里：

• “一人得道，雨燕升天”：Swift 协议扩展助力 CoreData 托管类型（上）
• “一人得道，雨燕升天”：Swift 协议扩展助力 CoreData 托管类型（下）

我们已经详细讨论过了，如何借助于精心设计的 Fetchable 约束协议成功摆脱 Swift 协议扩展中的“磨搅讹绷”。

其中，我们通过一步一步完善和重构代码，解决了 Swift 语言中颇为棘手的协议关联类型系统的匹配问题。

本文后续的讨论都将建立在上面两篇博文的故事和源代码之上，如果小伙伴们在接下来的旅程中有些 “云天雾地”，请移步上述博文一探究竟。

让我们先帮助大家做一番简单的回忆，下面就是 App 中原有的 CoreData 数据库结构：Achievement 是成就基类，而 Achv_NoBreakVictory 作为成就实体类型派生于它：

@objc(Achievement)
public class Achievement: NSManagedObject {}

@objc(Achv_NoBreakVictory)
public class Achv_NoBreakVictory: Achievement {}

现在，我们需要为这一成就体系增加新的成就实体类型 Achv_MultipleSerialVictories：

@objc(Achv_MultipleSerialVictories)
public class Achv_MultipleSerialVictories: Achievement {}

在如法炮制让 Achv_MultipleSerialVictories 遵守 AchievementEvaluator 协议，并实现了所有相关方法之后，编译并运行代码我们会“惊恐”地发现 App “可耻的”崩溃了，提示如下：

Fatal error: NSArray element failed to match the Swift Array Element type
Expected Achv_MultipleSerialVictories but found Achv_NoBreakVictory

在 Xcode 调试器中可以看到，此崩溃发生的位置并不在一个“正经”的地方，搞得我们有些云里雾里，非常被动：

那么，到底是 App 中哪几行代码要作为“罪魁祸首”，对此负责呢？

2. 刨根问底：问题根源之所在

为了找到问题的真正根源，我们需要再展示几小段代码，以补全缺失的拼图：

protocol Fetchable: Achievement {}

extension Fetchable {
    static func fetchRequest() -> NSFetchRequest<Self> {
        // 手动构建请求，确保类型安全
        return NSFetchRequest<Self>(entityName: "\(Self.self)")
    }
}

protocol AchievementEvaluator: Fetchable {
    associatedtype Evaluator: Fetchable & AchievementEvaluator

    static func spawnAll(context: NSManagedObjectContext) throws
}

extension AchievementEvaluator where Evaluator: Fetchable {
    
    static func calcCount(context: NSManagedObjectContext) throws -> Int {
        let req = Evaluator.fetchRequest()
        return try context.count(for: req)
    }
    
    static func queryAll(context: NSManagedObjectContext) throws -> [Evaluator] {
        let req = Evaluator.fetchRequest()
        req.sortDescriptors = [
            .init(keyPath: \Achievement.orderNumber, ascending: true)
        ]
        return try context.fetch(req) as! [Evaluator]
    }
}

extension Achievement {
    static func spawnIfNeed(context: NSManagedObjectContext) throws {
        try Achv_NoBreakVictory.spawnAll(context: context)
        try Achv_MultipleSerialVictories.spawnAll(context: context)
    }
}

在上面的代码中，我们主要做了这样几件事：

• 用 Fetchable 协议作为 AchievementEvaluator 协议的约束；
• 在 Fetchable 协议扩展中创建 fetchRequest() 方法以确保类型安全；
• 在 AchievementEvaluator 协议扩展中创建了 calcCount() 和 queryAll() 方法，分别用来计算实体成就类型中实例的数量和查询实例的集合；
• 在 Achievement 成就基类中创建 spawnIfNeed() 方法用来生成所有成就实体类的实例对象；

那么，问题究竟是出在哪里呢？

原来，App 的崩溃是由于 Core Data 实体继承模型与 Swift 类型系统的冲突导致的：

1. Core Data 继承机制的特性
   Core Data 的实体继承在底层数据库中默认采用 单表继承 策略，所有子类实例都存储在基类对应的表中。当我们执行 Evaluator.fetchRequest() 时，实际上会查询基类 Achievement 的所有子类实例，导致返回数组中混合了不同子类的类型；
2. 协议扩展的类型欺骗
   协议扩展中 queryAll() 的 Evaluator.fetchRequest() 虽然表面上是针对子类（如 Achv_NoBreakVictory），但实际生成的 SQL 查询却是 SELECT * FROM Achievement，返回的数组元素实际类型是基类 Achievement，强制转换为错误的子类类型时必将触发崩溃；

但是先等等，我们不是已经在 Fetchable 协议扩展中的 fetchRequest() 方法里明确说明了必须按实际的子类名称来查询的吗：

extension Fetchable {
    static func fetchRequest() -> NSFetchRequest<Self> {
        // 手动构建请求，确保类型安全
        return NSFetchRequest<Self>(entityName: "\(Self.self)")
    }
}

这个疑问不难解答。

我们在上面 fetchRequest() 方法内插入断点，再次运行可以验证：fetchRequest() 方法压根就没有执行！这说明 AchievementEvaluator 协议扩展两个方法中 Evaluator.fetchRequest() 调用的根本不是 Fetchable 协议扩展中的方法，而是托管基类 Achievement 中的默认方法！

所以，这就是问题的根本原因：我们尝试对 Achievement.fetchRequest() 方法查询出来的多种成就实体类型的实例强行做类型转换，结果可想而知。

在仅有一个实体子类时这不会产生任何问题，但当我们的 Achievement 基类派生出多个成就子类时，这个潜伏着的“致命魔鬼”就会被释放出来“为祸人间”。

那么，我们此时又该何去何从呢？

在下一篇博文中，我们将继续 Swift 精进大冒险，给出两种迥然不同的解决之道，不见不散！

总结

在本篇博文中，我们讲述了利用 Swift 协议扩展试图搞定 CoreData 基类 + 子类多态场景却意外翻车的故事，随后我们深入讨论了问题的根源之所在。

感谢观赏，我们下一篇再见吧！😎