关于SwiftUI的内部技术分享

作者: yyggzc521 | 来源:发表于2022-02-25 15:25 被阅读0次

什么是 SwiftUI？^[1]

官方的定义非常明确：

SwiftUI is a user interface toolkit that lets us design apps in a declarative way.
SwiftUI 就是⼀种描述式的构建 UI 的⽅式。

简介^[2]

苹果在 2019 WWDC 推出新一代声明式布局框架-SwiftUI ，该框架可用于 watchOS、tvOS、macOS、iOS 等，苹果的任意平台都可以使用，达到跨平台的实现。

在 SwiftUI 出现之前，苹果不同的设备之间的开发框架并不互通，macOS 开发用的 AppKit，iOS 开发用的 UIKit，WatchOS 开发用的堆叠，每个都不一样，不能达到互通互用，可复用性差。

之前

import UIKit

@main
class AppDelegate: UIResponder, UIApplicationDelegate {

    func application(_ application: UIApplication, didFinishLaunchingWithOptions launchOptions: [UIApplication.LaunchOptionsKey: Any]?) -> Bool {
        // Override point for customization after application launch.
        return true
    }
}

现在

import SwiftUI

struct ContentView: View {
    var body: some View {
        Text("Hello, world!")
            .padding()
    }
}

struct ContentView_Previews: PreviewProvider {
    static var previews: some View {
        ContentView()
            .environmentObject(ModelData())
    }
}

分成两个部分:

struct ContentView 定义的是视图结构。
struct ContentView_Previews 是预览视图声明。
我们主要关注第一部分：struct ContentView

关键字 some ，其实就是一个opaque(不透明)类型，在返回类型前面添加这个关键字，代表你和编译器都确定这个函数总会返回一个特定的具体类型-只是你不知道是哪一种

SwiftUI 的编辑器是双向交互的：

左边代码编辑器的改动会立即反应到右边的预览视图。
右边的预览视图的编辑也会同步到左边的代码视图。

优点

使用 SwiftUI，系统会默认支持白天和黑夜模式的自动切换
实时刷新预览
各种尺寸的屏幕间自动适配
高效：更少的代码，更快的交付

SwiftUI 1.0 基本没有公司敢用在正式上线的APP 上，API 在 Beta 版本之间各种废弃，UI 样式经常不兼容，大列表性能差

缺点

iOS 14 才可放心的使用，
要解决的是如何部署到低版本操作系统上？

SwiftUI的基本组件^[3]

名称	含义
Text	用来显示文本的组件，类似UIKit中的UILabel
Image	用来展示图片的组件，类似UIKit中的UIImageView
Button	用来展示图片的组件，类似UIKit中的UIButton
List	用来展示列表的组件，类似UIKit中的UITableView
ScrollView	用来支持滑动的组件，类似UIKit中的UIScrollView
Spacer	一个灵活的空间，用来填充空白的组件
Divider	一条分割线，用来划分区域的组件
VStack	将子视图按“竖直方向”排列布局。（Vertical stack）
HStack	将子视图按“水平方向”排列布局。（Horizontal stack）
ZStack	将子视图按“两轴方向均对齐”布局（居中，有重叠效果）

基本组件：

Text：用来显示文本的组件

Text("Hello, we are QiShare!").foregroundColor(.blue).font(.system(size: 32.0))

Image：用来展示图片的组件

Image.init(systemName: "star.fill").foregroundColor(.yellow)

Button：用于可点击的按钮组件

Button(action: { self.showingProfile.toggle() }) {
    Image(systemName: "paperplane.fill")
        .imageScale(.large)
        .accessibility(label: Text("Right"))
        .padding()
}

List：用来展示列表的组件

List(0..<5){_ in
        NavigationLink.init(destination: VStack(alignment:.center){
            Image.init(systemName: "\(item+1).square.fill").foregroundColor(.green)
            Text("详情界面\(item + 1)").font(.system(size: 16))
    }) {
          //ListRow
       }

布局组件：

VStack、HStack、ZStack

功能组件：

NavigationView：负责App中导航功能的组件，类似UIKit中的UINavigationView
NavigationLink：负责App页面跳转的组件，类似于UINavigationView中的 push与pop 功能

NavigationView {
    List(0..<5){_ in
        NavigationLink.init(destination: VStack(alignment:.center){
            Image.init(systemName: "\(item+1).square.fill").foregroundColor(.green)
            Text("详情界面\(item + 1)").font(.system(size: 16))
    }) {
          //ListRow
       }
}
.navigationBarTitle("导航\(item)",displayMode: .inline)

TabView：负责App中的标签页功能的组件，类似UIKit中的UITabBarController

TabView {
    Text("The First Tab")
        .tabItem {
            Image(systemName: "1.square.fill")
            Text("First")
        }
    Text("Another Tab")
        .tabItem {
            Image(systemName: "2.square.fill")
            Text("Second")
        }
    Text("The Last Tab")
        .tabItem {
            Image(systemName: "3.square.fill")
            Text("Third")
        }
}
.font(.headline)

UI布局的基本法则

在SwiftUI中，不能给子视图强制规定一个尺寸

父view为子view提供一个建议的size
子view根据自身的特性，返回一个size
父view根据子view返回的size为其进行布局

举个例子：

UI布局的基本法则

struct ContentView: View {
    var body: some View {
        Text("Hello, world")
            .border(Color.green)
    }
}

ContentView是Text的父view，为Text提供一个建议的size（全屏尺寸）
然后Text根据自身的特性，返回了它实际需要的size
（注意：Text的特性是尽可能的只使用必要的空间，也就是说能够刚好展示完整文本的空间）
然后ContentView根据Text返回的size，在其内部对Text进行布局，在SwiftUI中，容器默认的布局方式为居中对齐。

Frame^[4]

frame 在UIKit中是一种绝对布局，它的位置是相对于父view左上角的绝对坐标。但SwiftUI中frame的概念却完全不同

在SwiftUI中，frame是一个modifier（修饰符的意思），并不是真的修改了view。实际上会创建一个新的view

举个例子

struct ContentView: View {
    var body: some View {
        Text("Hello, world")
            .background(Color.green)
            .frame(width: 200, height: 50)
    }
}

想要的

实际的

在上边的代码中，.background并不会直接去修改原来的Text，而是在Text图层的下方新建了一个新的view

为什么会这样呢？

根据布局的3法则考虑这个问题

在考虑布局的时候，是自下而上的!!!

我们先考虑ContentVIew，它的父view给他的建议尺寸为整个屏幕的大小
ContentVIew去询问它的child，它的child为下边的那个frame，返回了width200， height50，因此frame告诉ContentView它需要的size为width200， height50，因此最终ContentView的size为width200， height50
background是个一个透明的view，它的父控件frame，给的建议尺寸是width200， height50。它又去询问其child，text返回的是只需要容纳文本的size，因此text的size并不会是width: 200, height: 50

所以要想达到理想效果，需要修改一下上边的代码，调整frame和background的顺序就能实现

struct ContentView: View {
    var body: some View {
        Text("Hello, world")
            .frame(width: 200, height: 50)
            .background(Color.green)
    }
}

数据处理的基本原则

Data Access as a Dependency 数据访问依赖

SwiftUI中的界面是严格数据驱动的：运行时界面的修改，只能通过修改数据来间接完成，而不是直接对界面进行修改操作。不回再像传统命令式编程 MVC 模式下那样，ViewController 承载各种 UIVew控件，开发者需要手动处理 UIView 和数据之间的依赖关系。当数据产生变化时，要不停的同步数据和视图之间的状态变化。

SwiftUI是一切皆 View，所以可以把 View 切分成各种细粒度的组件，然后通过组合的方式拼装成最终的界面，这种视图的拼装方式大大提高了界面开发的灵活性和复用性，视图组件化并任意组合的方式是 SwiftUI 官方非常鼓励的做法

A Single Source Of Truth 单一数据源

在 SwiftUI 中，不同视图间如果要访问同样的数据，不需要各自持有数据，直接共用一个数据源即可。这样的好处是无需手动处理视图和数据的同步，当数据源发生变化时会自动更新与该数据有依赖关系的视图

swiftUI数据流转规范 - 数据流图

从上图可以看出SwiftUI 的数据流转过程：

用户对界面进行操作，产生一个操作行为 action
该行为触发数据状态的改变
数据状态的变化会触发视图重绘
SwiftUI 内部按需更新视图，最终再次呈现给用户，等待下次界面操作

数据流工具^[5]

通过它们建立数据和视图的依赖关系

Property
@State
@Binding
ObservableObject
@EnvironmentObject

Property：
开发中最常见的，它就是一个简单的属性，没什么特别。ChildView 需要 Parent View 给它传一个字符串，并且 ChildView 不对这个字符串进行修改，所以直接定义一个 Property，在使用的时候，直接让 Parent View 告诉它就好了。

struct ContentView : View {
    var body: some View {
        ChildView(text: "Demo")
    }
}

struct ChildView: View {
    let text: String
    var body: some View {
        Text(text)
    }
}

@State：

基于值类型的状态管理，这些值通常是字符串、数字、布尔等常量值
只能在当前 View 的 body 内修改，所以它的使用场景是只影响当前 View 内部的变化
当被@State包装的属性改变，SwiftUI 内部会自动重新计算和绘制 View的body部分
被@State包装的变量一定要用private修饰，并且这个变量只能在当前view以及其子View的body中使用，不让外部使用。如果想让外部使用，则应该使用@ObservedObject和@EnvironmentObject

struct PlayerView : View {
    @State private var isPlaying: Bool = false
    
    var body: some View {
        VStack {
            
            Button(action: {
                self.isPlaying.toggle()
            }) {
                Image(systemName: isPlaying ? "pause.circle" : "play.circle")
            }
        }
    }
}

@Binding

传统的命令式编程中最复杂的部分莫过于状态管理，尤其是多数据同步。
一个数据存在于不同的 UI 中，某个数据改变就要同步到不同的UI 中。当这样需要同步的数据变的很多，再加上一些其他的异步的操作和逻辑处理，会使代码变得臃肿、可读性下降，并且伴随着而来的就是各种 Bug，SwiftUI 的解决办法就是使用 @Binding

使用@state包装的属性只在它所属view的内部使用，那么当它的子视图要访问这个属性的时候就要用到@binding了

@Binding主要有下面几个作用

在不持有数据源的情况下，任意读取
从 @State 中获取数据，并保持同步
对包装的值采用传址而不是传值

struct ContentView: View {
    // 用@State修饰需要改变的变量
    @State private var count: Int = 0
    
    var body: some View {
        VStack {
            Text("\(count)").foregroundColor(.orange).font(.largeTitle).padding()
            // $访问传递给另外一个UI
            CountButton(count: $count)
        }
    }
}

struct CountButton : View {
    // 用@State修饰，绑定count的值
    @Binding var count: Int
    
    var body: some View {
        Button(action: {
            // 此处修改数据会同步到上面的UI
            self.count = self.count + 1
            
        }) { Text("改变Count")
        }
    }
}

ObservableObject

它的原理和RxSwift发布者和订阅者的模式类似

ObservableObject 是个协议，必须要类去实现该协议，适用于多个 UI 之间的同步数据
在应用开发过程中，很多数据其实并不是在 View 内部产生的，这些数据可能是一些本地存储的数据，也可能是网络请求的模型数据，这些数据默认是与 SwiftUI 没有依赖关系的，要想建立依赖关系就要用 ObservableObject，与之配合的是还有@ObservedObject和@Published两个修饰符
@Published 修饰的属性一旦发生了变化，会自动触发 ObservableObject 的objectWillChange 的 send方法，刷新页面。这一步是系统帮我们默认实现的
ObservedObject：被观察的对象，告诉SwiftUI，这个对象是可以被观察的，里面含有被@Published包装了的属性
@ObservedObject包装的对象，必须遵循ObservableObject协议。也就是说必须是class对象，不能是struct。
@ObservedObject允许外部进行访问和修改

class UserSettings: ObservableObject {
    // 有可能会有多个视图使用，所以属性未声明为私有
    @Published var score = 123
}

struct ContentView: View {
    @ObservedObject var settings = UserSettings()

    var body: some View {
        VStack {
            Text("人气值： \(settings.score)").font(.title).padding()
            Button(action: {
                self.settings.score += 1
            }) {
                Text("增加人气")
            }
        }
    }
}

有这样一个场景，A->B->C->D->E->F，A界面的数据要传递给F界面，假如使用@ObservedObject包装，需要一层一层传递。再有反向传值的话就更复杂，且容易出错。而使用@EnvironmentObject则不需要，直接在F界面，通过SwiftUI环境直接取出来就行。

@EnvironmentObject 包装的属性是全局的，整个app都可以访问

主要是为了解决跨组件数据传递的问题。
组件层级嵌套太深，就会出现数据逐层传递的问题，@EnvironmentObject可以帮助组件快速访问全局数据，避免不必要的组件数据传递问题。
使用基本与@ObservedObject一样，但@EnvironmentObject突出强调此数据将由某个外部实体提供，所以不需要在具体使用的地方初始化，而是由外部统一提供。
使用@EnvironmentObject，SwiftUI 将立即在环境中搜索正确类型的对象。如果找不到这样的对象，则应用程序将立即崩溃，所以要慎用

class UserSettings: ObservableObject {
    @Published var score = 123
}

struct ContentView: View {
    
    @EnvironmentObject var settings: UserSettings
    
    var body: some View {        
        NavigationView{            
            VStack {
                // 显示score
                Text("人气值： \(settings.score)").font(.title).padding()
                // 改变score
                Button(action: {
                    self.settings.score += 1
                }) {
                    Text("增加人气")
                }
                // 跳转下一个界面
                NavigationLink(destination: DetailView()) {
                    Text("下一个界面")
                }
            }
        }
    }
}

struct DetailView: View {
    
    @EnvironmentObject var settings: UserSettings
    
    var body: some View {
        VStack {
            Text("人气值： \(settings.score)").font(.title).padding()
            Button(action: {
                self.settings.score += 1
            }) {
                Text("增加人气")
            }
        }
    }
}

// 需要注意此时需要修改SceneDelegate，传入environmentObject
window.rootViewController = UIHostingController(rootView: ContentView().environmentObject(UserSettings()))

Property、 @State、 @Binding 一般修饰的都是 View 内部的数据。
@ObservedObject、 @EnvironmentObject 一般修饰的都是 View 外部的数据：
网络或本地存储的数据
界面之间互相传递的数据

总结：

View与View间的公用数据使用@State + @Binding。
多个View与Class间的公用数据：对View用@ObservedObject，让Class满足ObservableObject协议。
父View与子View对Class间的公用数据：父View用@ObservedObject，子View用@EnvironmentObject，Class满足ObservableObject协议

与UIKit彼此相容

由于SwiftUI 是一个新发布的框架，UI 组件并不齐全，当 SwiftUI 中并没有提供类似的功能时，可以把 UIKit 中已有的部分进行封装后，提供给 SwiftUI 使用。不过需要遵循UIViewRepresentable协议。UIViewRepresentable协议是SwiftUI框架中提供的用于将UIView转换成SwiftUI中View的协议
当然，也可以在已有的项目中，仅用 SwiftUI 制作一部分的 UI 界面。
UIViewRepresentable协议

protocol UIViewRepresentable : View
    associatedtype UIViewType : UIView

   /// 返回想要封装的 UIView 类型 和 实例
    func makeUIView(context: Self.Context) !" Self.UIViewType

    /// UIViewRepresentable 中的某个属性发生变化，SwiftUI 要求更新该 UIKit 部件时被调用
    func updateUIView(
        _ uiView: Self.UIViewType,
        context: Self.Context
    )
}

举个栗子

struct SearchBar : UIViewRepresentable {
    
    @Binding var text : String
    
    class Cordinator : NSObject, UISearchBarDelegate {
        
        @Binding var text : String
        
        init(text : Binding<String>) {
            _text = text
        }
        
        func searchBar(_ searchBar: UISearchBar, textDidChange searchText: String) {
            text = searchText
        }
    }
    
    func makeCoordinator() -> SearchBar.Cordinator {
        return Cordinator(text: $text)
    }
    
    func makeUIView(context: UIViewRepresentableContext<SearchBar>) -> UISearchBar {
        let searchBar = UISearchBar(frame: .zero)
        searchBar.delegate = context.coordinator
        return searchBar
    }
    
    func updateUIView(_ uiView: UISearchBar, context: UIViewRepresentableContext<SearchBar>) {
        uiView.text = text
    }
}

学习资料

斯坦福公开课 CS193P·2020 年春：该课程强推，我当年学习 OC 看的就是它，现在到SwiftUI了还是先看这个，系统且细致，结合案例和编程过程中的小技巧介绍，是很好的入门课程。
苹果官方 SwiftUI 课程：打开Xcode，照着官方的教学，从头到尾学着做一遍应用。
Hacking with swift：这是国外一个程序员用业余时间搭建的分享网站，有大量的文章可以阅读，还有推荐初学者跟着做的「100 Days of SwiftUI」课程。
苹果官方文档：虽然很多文档缺乏工程细节，但是文档涉及很多概念性的内容，你可以知道官方是怎么思考的，并且有很多具体的机制参数
SwiftUI的 View 如何布局？

关于SwiftUI的内部技术分享

什么是 SwiftUI？^[1]

简介^[2]

之前

现在

优点

缺点

SwiftUI的基本组件^[3]

基本组件：

布局组件：

功能组件：

UI布局的基本法则

Frame^[4]

为什么会这样呢？

数据处理的基本原则

数据流工具^[5]

与UIKit彼此相容

学习资料

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