struct FavoritePhoto {
    let id: Int
    let name: String
}

final class DataLoadOperation: Operation {

    var favoritePhoto: FavoritePhoto?
    var completionHandler: ((FavoritePhoto) -> ())?

    private let _favoritePhoto: FavoritePhoto

    init(_ favoritePhoto: FavoritePhoto) {
        _favoritePhoto = favoritePhoto
    }

    override func main() {
        if isCancelled  { return }

        let delay = arc4random_uniform(2000) + 500
        usleep(delay * 1000)

        if isCancelled { return }
        self.favoritePhoto = _favoritePhoto

        if let completionHandler = completionHandler {
            DispatchQueue.main.async {
                completionHandler(self._favoritePhoto)
            }
        }
    }
}

collectionView.prefetchDataSource = self

extension ViewController: UICollectionViewDataSourcePrefetching {

    func collectionView(_ collectionView: UICollectionView, prefetchItemsAt indexPaths: [IndexPath]) {
        for indexPath in indexPaths {
            // すでに実行中の場合は何もしない
            if let _ = loadingOperations[indexPath] {
                return
            }

            // Operationを作成し、画像の読み込みを開始する
            if let loader = dataStore.loadFavoritePhoto(at: indexPath.item) {
                loadingQueue.addOperation(loader)
                loadingOperations[indexPath] = loader
            }
        }
    }

    // スクロールの方向が変わった場合に呼び出される
    func collectionView(_ collectionView: UICollectionView, cancelPrefetchingForItemsAt indexPaths: [IndexPath]) {
        for indexPath in indexPaths {

            // もうデータが必要ないためOpeationのキャンセルと削除をする
            if let loader = loadingOperations[indexPath] {
                loader.cancel()
                loadingOperations.removeValue(forKey: indexPath)
            }
        }
    }
}

extension ViewController: UICollectionViewDelegate {

    // collectionViewにcellが表示される直前に呼ばれる
    func collectionView(_ collectionView: UICollectionView, willDisplay cell: UICollectionViewCell, forItemAt indexPath: IndexPath) {
        guard let cell = cell as? CollectionViewCell else {
            return
        }

        let update: (FavoritePhoto?) -> () = { [unowned self] photo in
            cell.show(photo)
            // セルの設定が完了したのでOperationを削除
            self.loadingOperations.removeValue(forKey: indexPath)
        }

        // すでにOpeationがあるか(データをロード中か)？
        if let loader = loadingOperations[indexPath] {

            // データのロードが完了しているか？
            if let photo = loader.favoritePhoto {
                cell.show(photo)
                // セルの設定が完了したのでOperationを削除
                self.loadingOperations.removeValue(forKey: indexPath)
            } else {

                // 画像のロードが未完了の場合、完了後のハンドラーを設定
                loader.completionHandler = update
            }
        } else {

            // Operationを作成する
            if let loader = dataStore.loadFavoritePhoto(at: indexPath.item) {
                loader.completionHandler = update
                loadingQueue.addOperation(loader)
                loadingOperations[indexPath] = loader
            }

        }
    }


    // collectionViewからcellが表示範囲外になった時に呼ばれる
    func collectionView(_ collectionView: UICollectionView, didEndDisplaying cell: UICollectionViewCell, forItemAt indexPath: IndexPath) {

        // Operationが存在する場合はキャンセルして削除する
        if let loader = loadingOperations[indexPath] {
            loader.cancel()
            loadingOperations.removeValue(forKey: indexPath)
        }
    }
}