SwiftUI State的生命周期研究

本文并不是介绍State基本使用的文章，需要你对SwiftUI有基本的了解。

首先需要明确的是，State是有生命周期的。如果只是简单的视图，基本上无需特别考虑这个问题。但随着视图复杂起来后，如果不考虑生命周期，就可能产生一些不符合预期的现象及潜在的性能问题。

State生命周期结束后的影响

让我们通过下面的示例来看看，当State生命周期结束时对视图状态的影响。在示例中有一个Toggle，用于控制是否显示PlayButton。

struct PlayButton: View {

    @State private var isPlaying: Bool = false // Create the state.

    var body: some View {
        VStack {
            Button(isPlaying ? "Pause" : "Play") { // Read the state.
                isPlaying.toggle() // Write the state.
            }
        }
    }
}

struct ContentView: View {

    @State private var showPlayButton = true

    var body: some View {
        VStack {
            Toggle(isOn: $showPlayButton) {
                Text("Show Play Button")
            }

            if showPlayButton {
                PlayButton()
            }
        }
        .padding()
    }
}

操作步骤：

1. 点击PlayButton视图的Button，按扭标题这时显示成Pause。
2. 点击Toggle，隐藏PlayButton。
3. 再次点击Toggle，显示PlayButton。

这个时候PlayButton的标题显示的是Play，可见isPlaying的值已经被重置了。

如果你不清楚这里发生了什么，请继续往下看。

利用Self._printChanges()了解视图的变化

为了搞清楚视图发生了什么，我们可以通过Self._printChanges()打印视图变更的日志，来分析视图因为什么原因导致了变更。另外，在PlayButton类型中，还添加了一个uuid属性，通过这个属性我们可以识别当前的实例是否重建过，这是一个非常重要的变化。

更新后的代码：

struct PlayButton: View {

    @State private var isPlaying: Bool = false // Create the state.

    private let uuid = UUID()

    var body: some View {
        let _ = Self._printChanges()
        VStack {
            Button(isPlaying ? "Pause" : "Play") { // Read the state.
                isPlaying.toggle() // Write the state.
            }
            Text("UUID: \(uuid)")
        }
    }

}

struct ContentView: View {

    @State private var showPlayButton = true

    var body: some View {
        let _ = Self._printChanges()
        VStack {
            Toggle(isOn: $showPlayButton) {
                Text("Show Play Button")
            }

            if showPlayButton {
                PlayButton()
            }
        }
        .padding()
    }
}

再按上述的步骤操作界面，我们来分析一下打印的视图变化日志。

界面首次展示

ContentView: @self, @identity, _showPlayButton changed.
PlayButton: @self, @identity, _isPlaying changed.

Self._printChanges()打印的日志，基本上可以分为3类：@self、@identity和其它。
当包含@self时，表示视图的值发生了变化，但View是不可变，所以这里可以理解视图进行重新创建。
当包含@identity时，表示身份标识变化导致变更。
其它的可以归类为视图的依赖项。

点击PlayButton视图的Button

PlayButton: _isPlaying changed.

当PlayButton中的Button被点击后，只有PlayButton需要重新计算body。

点击Toggle

ContentView: _showPlayButton changed.

当ContentView的Toggle被点击后，只有ContentView需要重新计算body。

再次点击Toggle

ContentView: _showPlayButton changed.
PlayButton: @self, @identity, _isPlaying changed.

当ContentView的Toggle再次被点击后，除了_showPlayButton的变更外，还可以看到PlayButton的变更日志，跟首次展示时一模一样。通过PlayButton中显示的UUID，可以看到其值也发生了变化。

为什么PlayButton的identity会发生变化？

当showPlayButton为false的时候，显示的视图树中并不包含PlayButton，这个时候PlayButton的生命周期也就结束了。当视图生命周期结束时，其声明的State值也结束了生命周期，进而被释放掉。

当showPlayButton的值再次变成ture后，PlayButton重新加入到显示树中，故重新赋予了identity。而_isPlaying也被SwiftUI重新托管。

关于视图的identity

视图的identity，在SwiftUI的文档中较少提及，但在WWDC的视频中做了非常详细的说明：Demystify SwiftUI。

简单的说，每个视图都有identity，这个被称为Structural identity，根据视图的类型与所在的位置生成identity。除此之外，还可以自行设置Explicit identity，即通过id(_:) modifier主动设置的。

视图的identity也会对动画产生影响，但不是本文的重点，具体情况可以查看上面的Demystify SwiftUI。

视图的value不等于视图的identity

这一点对理解identity非常重要，即视图的value并不是视图的identity。视图会根据情况不断重复创建，而视图的identity并不会发生变化。为了展示这种情况，我们添加一个名为count的State，然后在CountText中显示。

struct PlayButton: View {

    @State private var isPlaying: Bool = false // Create the state.

    private let uuid = UUID()

    var body: some View {
        let _ = Self._printChanges()
        VStack {
            Button(isPlaying ? "Pause" : "Play") { // Read the state.
                isPlaying.toggle() // Write the state.
            }
            Text("UUID: \(uuid)")
        }
    }

}

struct CountText : View {

    let count: Int

    private let uuid = UUID()

    var body: some View {
        let _ = Self._printChanges()
        VStack {
            Text("Count: \(count)")
            Text("UUID: \(uuid)")
        }
    }
}

struct ContentView: View {

    @State private var showPlayButton = true

    @State private var count = 0

    var body: some View {
        let _ = Self._printChanges()
        VStack {
            Toggle(isOn: $showPlayButton) {
                Text("Show Play Button")
            }

            if showPlayButton {
                PlayButton()
            }

            Button("+ 1") {
                count += 1
            }

            CountText(count: count)
        }
        .padding()
    }
}

当点击+ 1按扭时，通过Self._printChanges()打印的日志，可以看到CountText的实例进行了重建，通过变化的UUID你就能发现这一点，但没有@identity的日志信息。

ContentView: _count changed.
PlayButton: @self changed.
CountText: @self changed.

State的生命周期等于视图的生命周期

在前面的示例中，PlayButton会根据showPlayButton的状态来判断是否显示在界面上，这个逻辑就导致了PlayButton的identity发生了变化，进而导致State的生命周期变化。

为了更好的理解State生命周期的变化，我们来通过它的对象版本StateObject，来观察一下其生命周期的变化。在新的示例中，创建一个自定义对象，并在init和deinit中打印日志。

StateObject的生命周期

extension PlayButton {

    class DataModel: ObservableObject {
        @Published var isEnabled = false

        init() {
            print("PlayButton DataModel init")

        }

        deinit {
            print("PlayButton DataModel deinit")
        }
    }
}

struct PlayButton: View {

    @State private var isPlaying: Bool = false // Create the state.

    @StateObject private var dataModel = DataModel()

    private let uuid = UUID()

    var body: some View {
        let _ = Self._printChanges()
        VStack {
            Button(isPlaying ? "Pause" : "Play") { // Read the state.
                isPlaying.toggle() // Write the state.
            }
            Text("UUID: \(uuid)")
        }
    }

}

界面首次展示时，可以看到init的打印日志。

PlayButton DataModel init

点击Toggle后

PlayButton DataModel deinit

我们可以看到deinit的打印内容，这就证明了PlayButton的生命周期结束了。

再次点击Toggle

PlayButton DataModel init

可以重新看到init的打印日志。

点击+1按钮

ContentView: _count changed.
PlayButton: @self changed.
CountText: @self changed.

当点击+1按钮后，PlayButton会重新创建，但这个时候并没有PlayButton DataModel init的日志，这是因为StateObject只会在生命周期内初始化一次。

通过Observable看State的生命周期

iOS 17开始提供了Observation框架，使用@Observable宏的对象，需要使用State来修饰。State在实例重建的时候，会总是新建实例，为了更好的理解与StateObject的差异，我们添加了一些额外的代码：

1. DataModel添加了一个uuid和now的属性用于显示，其中now使用@ObservationIgnored标注。
2. 在init和deinit方法中打印当前对象的内存地址，用于观察释放的实例。

extension PlayButton {

    @Observable
    class DataModel {
        var isEnabled = false

        var uuid = UUID()

        @ObservationIgnored
        var now = Date()

        init() {
            print("PlayButton DataModel init")

            let address = Unmanaged.passUnretained(self).toOpaque()
            print("DataModel address: \(address)")
        }

        deinit {
            print("PlayButton DataModel deinit")
            let address = Unmanaged.passUnretained(self).toOpaque()
            print("DataModel address: \(address)")
        }
    }
}

struct PlayButton: View {

    @State private var isPlaying: Bool = false // Create the state.

    @State private var dataModel = DataModel()

    private let uuid = UUID()

    var body: some View {
        let _ = Self._printChanges()
        VStack(spacing: 20) {
            Button(isPlaying ? "Pause" : "Play") { // Read the state.
                isPlaying.toggle() // Write the state.
            }
            Text("UUID: \(uuid)")
            Text("DataModel UUID: \(dataModel.uuid)")
            Text("DataModel now: \(dataModel.now)")
        }
    }

}

界面首次展示时，可以看到init和address的打印日志。(现在只关注这2个日志，其余的不列举)

PlayButton DataModel init
DataModel address: 0x0000600000c435d0

点击Toggle后

PlayButton DataModel deinit
DataModel address: 0x0000600000c435d0

我们可以看到deinit和address的打印内容，这就证明了PlayButton的生命周期结束了。

再次点击Toggle

PlayButton DataModel init
DataModel address: 0x0000600000c30690

可以重新看到init和address的打印日志。

点击+1按钮

当点击+1按钮后，PlayButton会重新创建，可以看到PlayButton DataModel init的日志信息。虽然DataModel重建了，但显示的UUID和now并没有发生变化。即：因identity变更后首次创建的实例并没有释放掉，由SwiftUI一直保存着。

PlayButton DataModel init
DataModel address: 0x0000600001714180

再次点击+1按钮

当点击+1按钮后，PlayButton会重新创建，可以看到PlayButton DataModel init及上一个实例的deinit日志信息。

PlayButton DataModel init
DataModel address: 0x0000600001701340
PlayButton DataModel deinit
DataModel address: 0x0000600001714180

再再次点击Toggle

可以看到因identity变更导致创建的实例及上一个创建的实例都释放了。

PlayButton DataModel deinit
DataModel address: 0x0000600001701340
PlayButton DataModel deinit
DataModel address: 0x0000600000c30690

如果从iOS 17开始支持，那么@Observable是更推荐的方式，所以在对象的init或deinit添加事件上报之类的处理时，就需要考虑是否符合预期。

关于Binding

大多数介绍Binding的文章中，主要关注在双向绑定的功能上。对于无需修改数据源的情况下，并不需要使用Binding。

下面我们在CountText中为count添加@Binding，再次点击+ 1按扭时，看看Self._printChanges()打印的日志

CountText: _count changed.

你可以看到只有CountText的修改日志。这个时候只是重新计算了body的值，而不是重建实例再计算body，CountText中显示的UUID并无变化。

其实Binding最本质的功能是保持值的source of truth。当共享由SwiftUI托管的值，无论是否修改都应该使用Binding。

总结

从本文中的例子可以看到，即使是相同的UI，在视图重建过程中，会因为不同创建方式出现不同的区别。而视图重建也会对State的产生影响。

视图更新的差异

场景	identity变更	实例重建
首次显示或再次显示的时候	是	是
CountText通过常量接收count	否	是
CountText通过Binding接收count	否	否

视图生命周期变更对State和StateObject的影响

State在生命周期内，虽然会多次重建实例，但最终还是会使用原始实例的数据。StateObject只会生命周期内初始化一次。

场景	State	StateObject
identity变更时的视图重建	执行init，生命周期开始	执行init，生命周期开始
视图从显示的树移除	执行deinit，生命周期结束	执行deinit，生命周期结束
identity未变更下的视图重建	执行init，但对由SwiftUI托管的值无影响	无

建议：

• 保持视图的Identify稳定性，如无必要，不要使用if/switch分支组织视图。
• 值共享时，使用Binding。
• 关注printChanges，避免非预期的视图重建。