Swift中自定义JSONValue协议处理数组时的类型兼容问题

问题背景 #

我在开发中定义了一套JSON处理的类型：

typealias JSONObject = [String:JSONValue]

protocol JSONValue {}
extension String:      JSONValue {}
extension Int:         JSONValue {}
extension Double:      JSONValue {}
extension Bool:        JSONValue {}
extension NSNull:      JSONValue {}
extension JSONObject:  JSONValue {}

为了支持数组类型，我最初加了这样的扩展：

extension [JSONValue]: JSONValue {}

大部分场景正常，但在处理[JSONObject]类型的数组时出现报错：

var myObject = JSONObject()
myObject["primitive"] = "OK"
myObject["array"] = ["OK"]

let myObjectAsJSONValue: JSONValue = myObject // 正常运行

var myArray = [JSONObject]()
myArray.append(myObject)

let myArrayAsJSONValue: JSONValue = myArray // 报错：协议'JSONValue'要求类型'JSONObject'与'any JSONValue'等价

后来我把数组扩展改成下面的写法就解决了问题，但不清楚两者的差异：

extension Array : JSONValue where Element : JSONValue {}

错误原因拆解 #

你最初写的extension [JSONValue]: JSONValue {}，本质是给具体的数组类型[JSONValue]添加协议遵循——只有当数组的静态类型明确是[JSONValue]时，它才符合JSONValue协议。

而[JSONObject]是另一个完全不同的数组类型，虽然JSONObject遵循JSONValue，但Swift的数组类型是严格区分元素类型的，数组本身不支持协变（简单说就是[JSONObject]不能被当成[JSONValue]看待，除非你显式转换）。所以[JSONObject]并没有被你的第一个扩展覆盖，自然无法赋值给JSONValue类型的变量。

两种扩展的核心差异 #

1. 第一种扩展：针对具体类型的扩展 #

extension [JSONValue]: JSONValue {}

• 作用范围：仅对元素是JSONValue的数组生效，也就是只有[JSONValue]这个具体类型能遵循JSONValue。
• 局限性：像[JSONObject]、[String]这类元素遵循JSONValue但静态类型不是[JSONValue]的数组，都不会自动获得JSONValue的遵循资格。

2. 第二种扩展：带泛型约束的扩展 #

extension Array : JSONValue where Element : JSONValue {}

• 作用范围：这是一个泛型约束扩展，只要数组的元素类型遵循JSONValue，这个数组类型就自动遵循JSONValue。
• 灵活性：不管是[JSONValue]、[JSONObject]、[String]还是[Int]，只要它们的元素符合JSONValue，对应的数组类型都会被这个扩展覆盖，自然可以赋值给JSONValue类型的变量。

你遇到的场景中，[JSONObject]的元素JSONObject已经遵循JSONValue，所以第二种扩展会自动让[JSONObject]也遵循JSONValue，赋值操作也就正常了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Thomas Albert