UIKit 自动特征追踪详解

iOS 18 为 UIKit 框架引入了多项重要更新，其中 自动特征追踪（Automatic Trait Tracking） 是一项显著提升开发效率和应用性能的功能。本文将深入探讨自动特征追踪的工作原理、使用方法、优势，并通过实际代码示例展示如何在实际项目中应用此特性。

1. 自动特征追踪概述

自动特征追踪是 iOS 18 中 UIKit 的一项新功能，它旨在简化特征（Trait）变化的处理过程。特征系统在 UIKit 中用于在应用层次结构中向视图控制器和视图传播数据，如水平尺寸类别（horizontalSizeClass）、首选内容尺寸类别（preferredContentSizeCategory）等。在 iOS 18 之前，开发者需要手动注册特征变更通知，并在特征变化时手动调用如 setNeedsLayout 或 setNeedsDisplay 等方法來更新视图。自动特征追踪通过自动记录在特定更新方法中访问的特征，并在这些特征变化时自动触发相应的失效操作，从而减少了样板代码和潜在错误。

2. 工作原理与机制

自动特征追踪的核心在于其自动依赖关系管理。当 UIKit 调用支持的更新方法（如 layoutSubviews(), draw(_ rect: CGRect), updateViewConstraints() 等）时，它会记录在该方法中访问的特征。随后，当任何这些特征的值发生变化时，UIKit 会自动执行与该方法关联的失效操作（例如，如果是在 layoutSubviews 中访问的特征变化，则自动调用 setNeedsLayout()）。

2.1 支持的方法

iOS 18 的自动特征追踪支持以下常见的视图和视图控制器更新方法：

  • layoutSubviews()
  • draw(_ rect: CGRect)
  • updateViewConstraints()
  • 以及其他常见的更新方法（具体请参考官方文档）。

2.2 示例说明

考虑一个自定义 UIView 子类，它重写了 layoutSubviews() 方法，并根据当前的特征集合（如 horizontalSizeClass）决定布局类型：

class AdaptiveView: UIView {
    override func layoutSubviews() {
        super.layoutSubviews()
        
        // 读取 horizontalSizeClass 特征
        let sizeClass = traitCollection.horizontalSizeClass
        if sizeClass == .compact {
            // 应用紧凑布局
            applyCompactLayout()
        } else {
            // 应用常规布局
            applyRegularLayout()
        }
    }
    
    private func applyCompactLayout() {
        // 实现紧凑布局逻辑
    }
    
    private func applyRegularLayout() {
        // 实现常规布局逻辑
    }
}

在 iOS 18 之前，你需要手动注册特征变更通知，并在特征变化时调用 setNeedsLayout()：

// iOS 17 及更早版本的做法
class AdaptiveViewOld: UIView {
    override func traitCollectionDidChange(_ previousTraitCollection: UITraitCollection?) {
        super.traitCollectionDidChange(previousTraitCollection)
        
        if traitCollection.horizontalSizeClass != previousTraitCollection?.horizontalSizeClass {
            setNeedsLayout() // 手动触发布局更新
        }
    }
    
    override func layoutSubviews() {
        super.layoutSubviews()
        // 同样的布局逻辑
    }
}

在 iOS 18 中，由于自动特征追踪，你无需再编写 traitCollectionDidChange 中的手动检查代码。UIKit 会自动在 layoutSubviews 中记录对 horizontalSizeClass 的访问，并在其变化时自动调用 setNeedsLayout()。

3. 如何使用自动特征追踪

使用自动特征追踪非常简单，因为它在支持的更新方法中默认启用。你只需要确保在这些方法中访问特征，UIKit 会自动处理后续的失效操作。

3.1 基本使用

  1. 在支持的更新方法中访问特征：例如，在 layoutSubviews() 中读取 traitCollection 的属性。
  2. 让 UIKit 处理剩余工作：当特征变化时，UIKit 会自动标记视图为需要更新。

3.2 禁用自动特征追踪

虽然自动特征追踪通常有益，但在某些边缘情况下，你可能希望禁用它们。可以通过在 Info.plist 中设置 UIObservationTrackingEnabled 为 NO 来全局禁用（但 iOS 26 开始默认启用）。不过，iOS 18 中此功能默认激活，且通常不建议禁用。

4. 自动特征追踪的优势

4.1 简化代码

自动特征追踪消除了手动注册特征变更通知和调用失效方法的需要，使代码更简洁、更易于维护。

4.2 减少错误

手动管理特征依赖关系容易出错，例如，可能遗漏某些特征变化或过度无效化。自动追踪确保了依赖关系的准确性和高效性。

4.3 性能优化

UIKit 仅追踪实际在更新方法中使用的特征，避免了不必要的无效化操作，从而提升了性能。

4.4 更好的兼容性

与 SwiftUI 的互操作性得到增强，因为 SwiftUI 的视图和 UIKit 视图在特征处理上更加一致。

5. 实际应用案例

5.1 在集合视图和表视图中的应用

iOS 18 还对 UICollectionView 和 UITableView 的 API 进行了更新，使其更好地利用自动特征追踪。现在，所有在 UICollectionView 列表部分和 UITableView 中的视图都设置了 listEnvironment 特征。UIListContentConfiguration 和 UIBackgroundConfiguration 现在可以利用这个新特征。当为新的状态更新时，它们会调整其属性以匹配来自配置状态特征集合的列表环境，这意味着在配置单元格时无需知道列表的样式。

例如，Files 应用在 iOS 18 中可以简化其单元格配置代码：

// iOS 18 中的简化配置
func makeConfiguration(for location: FileLocation) -> UIContentConfiguration {
    let contentConfig = UIListContentConfiguration.cell()
    contentConfig.text = location.name
    contentConfig.secondaryText = location.details
    
    let backgroundConfig = UIBackgroundConfiguration.listCell()
    
    // 配置会自动根据列表环境特征调整外观
    return contentConfig
}

5.2 与 SwiftUI 的互操作

iOS 18 进一步改善了 SwiftUI 和 UIKit 之间的互操作性。你可以在 UIKit 视图内部使用 SwiftUI 动画来动画化视图，并且现在可以更轻松地协调两个框架之间的手势。自动特征追踪与此密切相关，因为它提供了一种一致的方式来处理特征变化，无论视图是来自 UIKit 还是 SwiftUI。

6. 与旧 API 的对比和迁移建议

6.1 旧方法：手动特征变更通知

在 iOS 17 及更早版本中，处理特征变化通常需要重写 traitCollectionDidChange(_:) 方法，并手动检查特定特征的变化：

// 旧方法：手动检查特征变化
override func traitCollectionDidChange(_ previousTraitCollection: UITraitCollection?) {
    super.traitCollectionDidChange(previousTraitCollection)
    
    if traitCollection.horizontalSizeClass != previousTraitCollection?.horizontalSizeClass {
        setNeedsLayout()
    }
    
    if traitCollection.preferredContentSizeCategory != previousTraitCollection?.preferredContentSizeCategory {
        setNeedsDisplay()
    }
}

6.2 新方法：依赖自动特征追踪

在 iOS 18 中，你只需要在支持的更新方法中访问特征，其余工作由 UIKit 自动完成：

// 新方法：自动特征追踪
override func layoutSubviews() {
    super.layoutSubviews()
    
    let sizeClass = traitCollection.horizontalSizeClass
    let contentSizeCategory = traitCollection.preferredContentSizeCategory
    
    // 根据特征更新布局或绘制
    updateLayout(for: sizeClass, contentSizeCategory: contentSizeCategory)
}

6.3 迁移建议

  • 审查现有代码：查找重写了 traitCollectionDidChange 的地方，检查是否仅用于触发布局或显示更新。
  • 移除手动无效化：如果只是为了调用 setNeedsLayout 或 setNeedsDisplay，可以移除这些手动代码。
  • 确保特征访问在正确的方法中：将特征读取逻辑移动到 layoutSubviews、draw 或其他支持的方法中。
  • 测试：由于自动特征追踪可能改变无效化的时机，务必进行全面测试。

7. 最佳实践和注意事项

7.1 最佳实践

  • 将特征读取逻辑集中放在支持的更新方法中：这确保了自动追踪能够正确工作。
  • 利用列表环境特征：对于集合视图和表视图，使用 UIListContentConfiguration 和 UIBackgroundConfiguration 的新构造函数（如 listCell、listHeader、listFooter），它们会自动适应列表样式。
  • 结合 SwiftUI 使用：在混合项目中，利用改进的互操作性，确保特征变化在 UIKit 和 SwiftUI 视图之间一致地传递。

7.2 注意事项

  • 性能影响：虽然自动追踪优化了性能，但确保在更新方法中避免不必要的昂贵计算。
  • 不支持的方法：自动特征追踪仅适用于特定方法。在其他方法中访问特征不会触发自动无效化。
  • 复杂逻辑：对于非常复杂的特征依赖关系，仍需仔细设计，但自动追踪应能处理大多数常见情况。

8. 未来发展方向

iOS 18 的自动特征追踪是 UIKit 现代化的一部分。随着 iOS 26 的规划，Apple 正在进一步扩展这些概念，例如引入 updateProperties() 方法作为通用的更新机制，它支持自动特征和观察追踪（Automatic Observation Tracking），允许更细粒度的属性更新而不强制布局。这表明 Apple 致力于简化状态管理和视图更新，让开发者更专注于构建出色的用户体验。

总结

iOS 18 中引入的自动特征追踪是 UIKit 的一个重大改进，它通过自动化特征变化的处理，简化了开发流程，减少了样板代码，并提高了应用性能。通过消除手动注册特征变更通知和调用失效方法的需要，开发者可以编写更简洁、更健壮的代码。随着 UIKit 继续演进，与 SwiftUI 的深度集成以及更多自动化功能的加入，iOS 开发将变得更加高效。

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