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一、iOS架構漫談
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當我們在談iOS應用架構時，我們聽到最多的是MVC，MVVM，VIPER這三個Buzz Word，他們的邏輯一脈相承，不斷的從ViewController中把邏輯拆分出去。從蘋果官方推薦的MVC：
(圖片來自：http://t.cn/R4vP8Ko)
隨著系統(tǒng)的復雜，把功能進行細化，把整合View展示數(shù)據(jù)的邏輯獨立出來形成ViewModel模塊，架構風格就變成了MVVM：
(圖片來自：http://t.cn/R4vP8Ko)
隨著系統(tǒng)的更加復雜，把路由的職責，獲取數(shù)據(jù)的職責也獨立出去，架構風格就變成了VIPER：
(圖片來自：http://t.cn/R4vP8Ko)
本文則想從另一個角度和大家探討一個新的iOS應用架構方案，架構的本質是管理復雜性，在討論具體的架構方案前，我們首先應該明確一個iOS應用的開發(fā)，其復雜性在哪里?
二、iOS應用的開發(fā)復雜度
對于一個iOS應用來說，其開發(fā)的復雜性主要體現(xiàn)在三個方面：
1. 復雜界面設計的實現(xiàn)和樣式管理
iOS App最終呈現(xiàn)給用戶的是一組組的UI界面，而對于一個特定的App來說，其UI的設計元素(如配色，字體大小，間距等)基本上是固定的，另外，組成該App的基礎組件(如Button種類，輸入框種類等)也是有限的。但是如何管理、組合、重用組件則是架構師需要考慮的問題，尤其是一些App在開發(fā)過程中可能出現(xiàn)大量的UI樣式重構，更需要清晰的控制住重構的影響范圍。這兒的復雜性本質上是UI組件自身設計實現(xiàn)的復雜性，多UI組件之間的組合方式和UI組件的重用機制。
2. 路由設計
對于一個大型的iOS應用，通常會把其功能按Feature拆分，經(jīng)過這樣的拆分之后，其可能出現(xiàn)的路由有以下幾種：
APP間路由： 從其它App調起當前App，并進入一個很深層次的頁面(圖示1)。
APP內(nèi)路由：
- 啟動進入App的Home頁面(圖示2)
- 從Home頁面到進Feature Flow(圖示3)
- Feature內(nèi)按流程的頁面的路由(圖示4)
- 各Feature之間的頁面跳轉(圖示5)
- 各Feature共享的單點信息頁的跳轉(圖示6)
根據(jù)Apple官方的MVC架構，這些復雜的各種跳轉邏輯，以及跳轉前的ViewController的準備工作等邏輯纏繞在AppDelegate的初始化，ViewController的UI邏輯中。這兒的復雜性主要是UI和業(yè)務之間纏繞不清的相互耦合。
3. 應用狀態(tài)管理
一個iOS應用本質上就是一個狀態(tài)機，從一個狀態(tài)的UI由User Action或者API調用返回的Data Action觸發(fā)達到下一個狀態(tài)的UI。為了準確的控制應用功能，開發(fā)者需要能夠清楚的知道：
- 應用的當前UI是由哪些狀態(tài)決定的?
- User Action會影響哪些應用狀態(tài)?如何影響的?
- Data Action會影響哪些應用狀態(tài)?如何影響的?
在MVC，MVVM，VIPER的架構中，應用的狀態(tài)分散在Model或者Entity中，甚至有些狀態(tài)直接保存在View Controller中，在跟蹤狀態(tài)時經(jīng)常需要跨越多個Model，很難獲取到一個全貌的應用狀態(tài)。另外，對于Action會如何影響應用的狀態(tài)跟蹤起來也比較困難，尤其是當一個Action產(chǎn)生的影響路徑不同，或最終可能導致多個Model的狀態(tài)發(fā)生改變時。這兒的復雜性主要體現(xiàn)在治理分散的狀態(tài)，以及管理不統(tǒng)一的狀態(tài)改變機制帶來的復雜性。
三、如何管理這些復雜度
前面明確了iOS應用開發(fā)的復雜性所在，那么從架構層面上應該如何去管理這些復雜性呢?
1. 使用Atomic Design和Component Driven Development管理界面開發(fā)的復雜度
UI界面的復雜度本質上是一個點上的復雜度，其復雜性集中在系統(tǒng)的某些小細節(jié)處，不會增加系統(tǒng)整體規(guī)劃的復雜度，所以控制其復雜度的主要方式是隔離，避免一個UI組件之間的相互交織，變成一個面上的復雜度，導致復雜度不可控。在UI層，***的隔離方式就是組件化，在筆者之前的一篇文章《前端組件化方案》中詳細解釋了前端組件化方案的實施細節(jié)，這兒就不再贅述。
2. 使用App Coordinator統(tǒng)一管理應用路由
應用的路由主要分為App間路由和App內(nèi)路由，對它們需要分別處理
(1) App間路由
對于APP之間的路由，主要通過兩種方式實現(xiàn)：
一種是URL Scheme 通過在當前App中配置進行相應的設置，即可從別的APP跳轉到當前APP。進入當前App之后，直接在AppDelegate中的方法:
- func application(_ app: UIApplication, open url: URL, options: [UIApplicationOpenURLOptionsKey : Any] = [:]) -> Bool
轉換進App內(nèi)的路由。
另一種是Universal Links，同樣的通過在當前App中進行配置，當用戶點擊URL就會跳轉到當前的App里。進入當前APP之后，直接在AppDelegate中的方法：
- func application(_ application: UIApplication, continue userActivity: NSUserActivity, restorationHandler: @escaping ([Any]?) -> Void) -> Bool
中轉進App內(nèi)路由。
所以App間的路由邏輯相對簡單，就是一個把外部URL映射到內(nèi)部路由中。這部分只需要增加一個URL Scheme或Universal Link對應到App內(nèi)路由的處理邏輯即可。
(2) App內(nèi)路由
對于內(nèi)部路由，我們可以引入App Coordinator來管理所有路由。App Coordinator是Soroush Khanlou在2015年的NSSpain演講上提出的一個模式，其本質上是Martin Fowler在《Patterns of Enterprise Application Architecture》中描述的Application Controller模式在iOS開發(fā)上的應用。其核心理念如下：
- 抽象出一個Coordinator對象概念。
- 由該Coordinator對象負責ViewController的創(chuàng)建和配置。
- 由該Coordinator對象來管理所有的ViewController跳轉。
- Coordinator可以派生子Coordinator來管理不同的Feature Flow。
經(jīng)過這層抽象之后，一個復雜App的路由對應關系就會如下：
從圖中可以看出，應用的UI和業(yè)務邏輯被清晰的拆分開，各自有了自己清晰的職責。ViewController的初始化，ViewController之間的鏈接邏輯全部都轉移到App Coordinator的體系中去了，ViewController則徹底變成了一個個獨立的個體，其只負責：
- 自己界面內(nèi)的子UIView組織;
- 接收數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)綁定到對應的子UIView展示;
- 把界面上的user action轉換為業(yè)務上的user intents，然后轉入App Coordinator中進行業(yè)務處理。
通過引入AppCoordinator之后，UI和業(yè)務邏輯被拆分開，各自處理自己負責的邏輯。在iOS應用中，路由的底層實現(xiàn)還是UINavigationController提供的present，push，pop等函數(shù)，在其之上，iOS社區(qū)出了各種封裝庫來更好的封裝ViewController之間的跳轉接口，如JLRoutes，routable-ios，MGJRouter等，在這個基礎上我們來進一步思考App Coordinator，其概念核心是把ViewController跳轉和業(yè)務邏輯一起抽象為user intents(用戶意圖)，對于開發(fā)者具體使用什么樣的方式實現(xiàn)的跳轉邏輯并沒有限制，而路由的實現(xiàn)方式在一個應用中的影響范圍非常廣，切換路由的實現(xiàn)方式基本上就是一次全App的重構(做過React應用的react-router0.13升級的朋友應該深有體會)。所以在App Coordinator的基礎之上，還可以引入Protocol-Oriented Programming的概念，在App Coordinator的具體實現(xiàn)和ViewController之間抽象一層Protocols，把UI和業(yè)務邏輯的實現(xiàn)徹底抽離開。經(jīng)過這層抽象之后，路由關系變化如下：
經(jīng)過App Coordinator統(tǒng)一處理路由之后，App可以得到如下好處:
- ViewController變得非常簡單，成為了一個概念清晰的，獨立的UI組件。這極大的增加了其可復用性。
- UI和業(yè)務邏輯的抽離也增加了業(yè)務代碼的可復用性，在多屏時代，當你需要為當前應用增加一個iPad版本時，只需要重新做一套iPad UI對接到當前iPhone版的App Coordinator中就完成了。
- App Coordinator定義與實現(xiàn)的分離，UI和業(yè)務的分離讓應用在做A/B Testing時變得更加容易，可以簡單的使用不同實現(xiàn)的Coordinator，或者不同版本的ViewController即可。
3. 使用ReSwift管理應用狀態(tài)
前面提到引入App Coordinator之后，ViewController剩下的職責之一就是“接收數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)綁定到對應的子UIView展示”，這兒的數(shù)據(jù)來源就是應用的狀態(tài)。它山之石，可以攻玉，不只是iOS應用有復雜狀態(tài)管理的問題，在越來越多的邏輯往前端遷移的時代，所有的前端都面臨著類似的問題，而目前Web前端最火的Redux就是為了解決這個問題誕生的狀態(tài)管理機制，而ReSwift則把這套機制帶入了iOS的世界。這套機制中主要有一下幾個概念：
- App State: 在一個時間點上，應用的所有狀態(tài). 只要App State一樣，應用的展現(xiàn)就是一樣的。
- Store: 保存App State的對象，其還負責發(fā)送Action更新App State。
- Action: 表示一次改變應用狀態(tài)的行為，其本身可以攜帶用以改變App State的數(shù)據(jù)。
- Reducer: 一個接收當前App State和Action，返回新的App State的小函數(shù)。
在這個機制下, 一個App的狀態(tài)轉換如下：
- 啟動初始化App State -> 初始化UI，并把它綁定到對應的App State的屬性上
- 業(yè)務操作 -> 產(chǎn)生Action -> Reducer接收Action和當前App State產(chǎn)生新的AppState -> 更新當前State -> 通知UI AppState有更新 -> UI顯示新的狀態(tài) -> 下一個業(yè)務操作……
在這個狀態(tài)轉換的過程中，需要注意，業(yè)務操作會有兩類：
- 無異步調用的操作，如點擊界面把界面數(shù)據(jù)存儲到App State上;這類操作處理起來非常簡單，按照上面提到的狀態(tài)轉換流程走一圈即可。
- 有異步調用的操作。如點擊查詢，調用API，數(shù)據(jù)返回之后再存儲到App State上。這類操作就需要引入一個新的邏輯概念(Action Creators)來處理，通過Action Creators來處理異步調用并分發(fā)新的Action。
整個App的狀態(tài)變換過程如下：
無異步調用操作的狀態(tài)流轉
有異步調用操作的狀態(tài)流轉
經(jīng)過ReSwift統(tǒng)一管理應用狀態(tài)之后，App開發(fā)可以得到如下好處：
- 統(tǒng)一管理應用狀態(tài)，包括統(tǒng)一的機制和唯一的狀態(tài)容器，這讓應用狀態(tài)的改變更容易預測，也更容易調試。
- 清晰的邏輯拆分，清晰的代碼組織方式，讓團隊的協(xié)作更加容易。
- 函數(shù)式的編程方式，每個組件都只做一件小事并且是獨立的小函數(shù)，這增加了應用的可測試性。
- 單向數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)驅動UI的編程方式。
四、整理后的iOS架構
經(jīng)過上面的大篇幅介紹，我們來歸納下結合了App Coordinator和ReSwift的一個iOS App的整體架構圖：
五、架構實戰(zhàn)
上面已經(jīng)講解了整體的架構原理，”Talk is cheap”， 接下來就以Raywendlich上面的這個App為例來看看如何實踐這個架構。
(圖片來自：http://t.cn/RCO2Sa0)
1. ***步：構建UI組件
在構建UI組件時，因為每個組件都是獨立的，所以團隊可以并發(fā)的做多個UI頁面，在做頁面時，需要考慮：
- 該ViewController包含多少子UIView?子UIView是如何組織在一起的?
- 該ViewController需要的數(shù)據(jù)及該數(shù)據(jù)的格式?
- 該ViewController需要支持哪些業(yè)務操作?
以***個頁面為例：
- class SearchSceneViewController: BaseViewController {
- //定義業(yè)務操作的接口
- var searchSceneCoordinator:SearchSceneCoordinatorProtocol?
- //子組件
- var searchView:SearchView?
- //該UI接收的數(shù)據(jù)結構
- private func update(state: AppState) {
- if let searchCriteria = state.property.searchCriter {
- searchView?.update(searchCriteria: searchCriteria) } }?
- //支持的業(yè)務操作
- func searchByCity(searchCriteria:SearchCriteria) {
- searchSceneCoordinator?.searchByCity(searchCriteria: searchCriteria)
- }?
- func searchByCurrentLocation() {
- searchSceneCoordinator?.searchByCurrentLocation()
- }
- //子組件的組織
- override func viewDidLoad() {
- super.viewDidLoad()
- searchView = SearchView(frame: self.view.bounds)
- searchView?.goButtonOnClick = self.searchByCity
- searchView?.locationButtonOnClick = self.searchByCurrentLocation
- self.view.addSubview(searchView!)
- }
注：子組件支持的操作都以property的形式從外部注入，組件內(nèi)命名更組件化，不應包含業(yè)務含義。
其它的幾個ViewController也依法炮制，完成所有UI組件，這步完成之后，我們就有了App的所有UI組件，以及UI支持的所有操作接口。下一步就是把他們串聯(lián)起來，根據(jù)業(yè)務邏輯完成User Journey。
2. 第二步：構建App Coordinators串聯(lián)所有的ViewController
首先，在AppDelegate中加入AppCoordinator，把路由跳轉的邏輯轉移到AppCoordinator中。
- var appCoordinator: AppCoordinator!
- func application(_ application: UIApplication, didFinishLaunchingWithOptions launchOptions: [UIApplicationLaunchOptionsKey: Any]?) -> Bool {
- window = UIWindow()
- let rootVC = UINavigationController()
- window?.rootViewController = rootVC
- appCoordinator = AppCoordinator(rootVC)
- appCoordinator.start()
- window?.makeKeyAndVisible()
- return true
- }
然后，在AppCoordinator中實現(xiàn)首頁SeachSceneViewController的加載
- class AppCoordinator {
- var rootVC: UINavigationController
- init(_ rootVC: UINavigationController){
- self.rootVC = rootVC
- }
- func start() {
- let searchVC = SearchSceneViewController();
- let searchSceneCoordinator = SearchSceneCoordinator(self.rootVC)
- searchVC.searchSceneCoordinator = searchSceneCoordinator
- self.rootVC.pushViewController(searchVC, animated: true)
- }
- }
在上一步中我們已經(jīng)為每個ViewController定義好對應的CoordinatorProtocol，也會在這一步中實現(xiàn)
- protocol SearchSceneCoordinatorProtocol {
- func searchByCity(searchCriteria:SearchCriteria)
- func searchByCurrentLocation()
- }
- class SearchSceneCoordinator: AppCoordinator, SearchSceneCoordinatorProtocol {
- func searchByCity(searchCriteria:SearchCriteria) {
- self.pushSearchResultViewController()
- }
- func searchByCurrentLocation() {
- self.pushSearchResultViewController()
- }
- private func pushSearchResultViewController() {
- let searchResultVC = SearchResultSceneViewController();
- let searchResultCoordinator = SearchResultsSceneCoordinator(self.rootVC)
- searchResultVC.searchResultCoordinator = searchResultCoordinator
- self.rootVC.pushViewController(searchResultVC, animated: true)
- }
- }
以同樣的方式完成SearchResultSceneCoordinator. 從上面的的代碼中可以看出，我們跳轉邏輯中只做了兩件事：初始化ViewController和裝配該ViewController對應的Coordinator。這步完成之后，所有UI之間就已經(jīng)按照業(yè)務邏輯串聯(lián)起來了。下一步就是根據(jù)業(yè)務邏輯，讓用App State在UI之間流轉起來。
3. 第三步：引入ReSwift架構構建Redux風格的應用狀態(tài)管理機制
首先，跟著ReSwift官方指導選取你喜歡的方式引入ReSwift框架，筆者使用的是Carthage。
(1) 定義App State
然后，需要根據(jù)業(yè)務定義出整個App的State，定義State的方式可以從業(yè)務上建模，也可以根據(jù)UI需求來建模，筆者偏向于從UI需求建模，這樣的State更容易和UI進行綁定。在本例中主要的State有：
- struct AppState: StateType {
- var property:PropertyState
- ...
- }
- struct PropertyState {
- var searchCriteria:SearchCriteria?
- var properties:[PropertyDetail]?
- var selectedProperty:Int = -1
- }
- struct SearchCriteria {
- let placeName:String?
- let centerPoint:String?
- }
- struct PropertyDetail {
- var title:String
- ...
- }
定義好State的模型之后，接著就需要把AppState綁定到Store上，然后直接把Store以全局變量的形式添加到AppDelegate中。
- let mainStore = Store
( - reducer: AppReducer(),
- state: nil
- )
(2) 把App State綁定到對應的UI上
注入之后，就可以把AppState中的屬性綁定到對應的UI上了，注意，接收數(shù)據(jù)綁定應該是每個頁面的頂層ViewController，其它的子View都應該只是以property的形式接收ViewController傳遞的值。綁定AppState需要做兩件事：訂閱AppState
- override func viewWillAppear(_ animated: Bool) {
- super.viewWillAppear(animated)
- mainStore.subscribe(self) { state in state }
- }
- override func viewWillDisappear(_ animated: Bool) {
- super.viewWillDisappear(animated)
- mainStore.unsubscribe(self)
- }
和實現(xiàn)StoreSubscriber的newState方法
- class SearchSceneViewController: StoreSubscriber {
- ......
- override func newState(state: AppState) {
- self.update(state: state)
- super.newState(state: state)
- }
- ......
- }
經(jīng)過綁定之后，每一次的AppState修改都會通知到ViewController，ViewController就可以根據(jù)AppState中的內(nèi)容更新自己的UI了。
(3) 定義Actions和Reducers實現(xiàn)App State更新機制
綁定好UI和AppState之后，接下來就應該實現(xiàn)改變AppState的機制了，首先需要定義會改變AppState的Action們
- struct UpdateSearchCriteria: Action {
- let searchCriteria:SearchCriteria
- }
- ......
然后，在AppCoordinator中根據(jù)業(yè)務邏輯把對應的Action分發(fā)出去, 如果有異步請求，還需要使用ActionCreator來請求數(shù)據(jù)，然后再生成Action發(fā)送出去
- func searchProperties(searchCriteria: SearchCriteria, _ callback:(() -> Void)?) -> ActionCreator {
- return { state, store in
- store.dispatch(UpdateSearchCriteria(searchCriteria: searchCriteria))
- self.propertyApi.findProperties(
- searchCriteria: searchCriteria,
- success: { (response) in
- store.dispatch(UpdateProperties(response: response))
- store.dispatch(EndLoading())
- callback?()
- },
- failure: { (error) in
- store.dispatch(EndLoading())
- store.dispatch(SaveErrorMessage(errorMessage: (error?.localizedDescription)!))
- }
- )
- return StartLoading()
- }
- }
Action分發(fā)出去之后，初始化Store時注入的Reducer就會接收到相應的Action，并根據(jù)自己的業(yè)務邏輯和當前App State的狀態(tài)生成一個新的App State
- func propertyReducer(_ state: PropertyState?, action: Action) -> PropertyState {
- var statestate = state ?? PropertyState()
- switch action {
- case let action as UpdateSearchCriteria:
- state.searchCriteria = action.searchCriteria
- ...
- default:
- break
- }
- return state
- }
最終Store以Reducer生成的新App State替換掉老的App State完成了應用狀態(tài)的更新。
以上三步就是一個完整的架構實踐步驟，該示例的所有源代碼可以在筆者的Github上找到。
六、總結
以解決掉Massive ViewController的iOS應用架構之爭持續(xù)多年，筆者也參與了公司內(nèi)外的多場討論，架構本無好壞，只是各自適應不同的上下文而已。本文中提到的架構方式使用了多種模式，它們各自解決了架構上的一些問題，但并不是一定要捆綁在一起使用，大家完全可以根據(jù)需要裁剪出自己需要的模式，希望本文中提到的架構模式能夠給你帶來一些啟迪。
【本文是專欄作者“ThoughtWorks”的原創(chuàng)稿件，微信公眾號：思特沃克，轉載請聯(lián)系原作者】
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