2020年，SwiftUI 的重大改變及核心優(yōu)勢

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原作者：姜沂（傾寒）

前言

SwiftUI 是蘋果公司于 2019 年推出的 Apple Platform 的新一代聲明式布局引擎，筆者于去年第一時間升級 Beta 嘗鮮全家庭，并在短時間內(nèi)迅速落地了基于 SwiftUI 的內(nèi)部 APP， 也分享了幾篇關(guān)于 SwiftUI 的文章， 但 SwiftUI 1.0 基本沒有任何公司敢用在正式上線的主 APP 上，API 在 Beta 版本之間各種廢棄，UI 樣式經(jīng)常不兼容，大列表性能差，彼時都標(biāo)識著 SwiftUI 還稱為一個 Toy Framewrok.

隨著 WWDC 20 相關(guān)新特性和介紹視頻的釋出，都明確的宣告著 SwiftUI 元年已經(jīng)到了，SwiftUI 已經(jīng)成長為新時代的布局引擎。

以下從幾個方面分享關(guān)于 SwiftUI 的重大改變及核心優(yōu)勢。


PS: 需要讀者對 Swift 及 SwiftUI 1.0 有一定熟悉。

SwiftUI Apps

蘋果在最近幾年的動作中一直在搞 Apple Platform 統(tǒng)一的事情，從最近幾年的 iPad 多任務(wù) 多窗口，到 Mac Catalyst 再到今年更進(jìn)一步直接推出了 Apple silicon 芯片更是從硬件上做到了真正統(tǒng)一（話外音：你們在軟件上玩的那些跨平臺的都是小玩意，硬件才是王道）。

還提供了 Rosetta2 Universal2 幫助開發(fā)者基本無成本的遷移到新平臺上。但是作為軟件工程師還是要更多的關(guān)注軟件生態(tài)的變化。首先了解下創(chuàng)建 APP 時的變化

可以看到創(chuàng)建新工程時有了一套全新的模板基于 SwiftUI App Lifecycle 的跨平臺項目。

代碼也從原本的基于 UI/NS HostViewController 變成了基于 APP 的聲明式描述，下面是代碼的前后對比.

  • Before
class SceneDelegate: UIResponder, UIWindowSceneDelegate {
    var window: UIWindow?

    func scene(_ scene: UIScene, willConnectTo session: UISceneSession, options connectionOptions: UIScene.ConnectionOptions) {
        let contentView = ContentView()
        if let windowScene = scene as? UIWindowScene {
            let window = UIWindow(windowScene: windowScene)
            window.rootViewController = UIHostingController(rootView: contentView)
            self.window = window
            window.makeKeyAndVisible()
        }
    }
}
  • After
import SwiftUI 
@main
struct MyApp: App {
    var body: some Scene {
        WindowGroup {
            ContentView()
        }
    }
}

其中@main 是Swift 5.1 新增的 Attribute 標(biāo)記了應(yīng)用程序的入口點(diǎn)，更多請參看 SE-0281-main-attribute.md

乍看好像只有代碼精簡了不少，很多人會認(rèn)為這個簡潔程度還不如Flutter 的 main() => runApp(MyApp());.

但最重要的變化是這是第一次跨平臺代碼，完全無需引入任何 UIKit APPKit WatckKit 等相關(guān)Framewok, 即可直接運(yùn)行在不同平臺上。這意味著我們后續(xù)在UI布局系統(tǒng)上可以逐漸擺脫對傳統(tǒng)命令式 UI 編程的依賴。達(dá)到真正的平臺無關(guān)。

SwiftUI 將整個原有的平臺差異部分抽象為 App 和 Scene，對于一個 mac/iOS/iPad/watch/tv/..應(yīng)用，來說 App 代表了整個應(yīng)用，Scene 代表了與 Window 相關(guān)的多窗口，有些設(shè)備只有一個 Scene 有些則有多個，雖然不同的 OS 確實(shí)存在差異，但是在語義層面達(dá)到了一致。

其次一個沒有歷史包袱的 APP，也可以完整的從 Swift APP lifecycle 風(fēng)格式的模板開始，無需再和傳統(tǒng)的 UIKit/APPKit 等混合。這也意味著可以達(dá)到 APP 完全 Declared and State-Driven。

Viusal Editing

Preview

在傳統(tǒng)的利用 DSL 可視編程框架或者平臺，諸如 Web Flutter 等技術(shù)，都是開發(fā)者編寫好對應(yīng)的代碼，運(yùn)行在對應(yīng)的平臺或者調(diào)試工具上。SwiftUI 作為蘋果最重要的軟件層戰(zhàn)略框架，更是和 Xcode 深度結(jié)合，在運(yùn)行之前就可以完整的預(yù)覽你所編寫的界面。

強(qiáng)大的 Preview 可以讓你既可以從編寫 DSL 到立即預(yù)覽效果，也可從預(yù)覽的 Canvas 畫布中直接修改效果在代碼編輯器中生成代碼，這對于日常開發(fā)的效率有非常大的提高，尤其是在 UI 微調(diào)時，效果尤為突出。

Xcode12 可以在 Canvas 上同時預(yù)覽多個不同設(shè)備環(huán)境的界面,也可以直接投射到真實(shí)的設(shè)備上來預(yù)覽。

對于日常開發(fā)來說，編寫一個UI界面通常依賴外部的網(wǎng)絡(luò)/磁盤/其他數(shù)據(jù)，才能正常的構(gòu)建，這也造成了UI開發(fā)雖然是開發(fā)中較為簡單的一步，但同時也是最耗時的一步，有了預(yù)覽功能，可以把很多繁瑣的工作前置解決掉，對于研發(fā)效率會有非常大的提高。

Xcode Library

在編寫真實(shí)項目中，一個公司的 APP UI 包含成百上千種風(fēng)格的 View 組件，對于 UI 組件豐富的產(chǎn)品，如果一個新需求可以由現(xiàn)有的組件組合，那么需求交付的時間也會大大縮短。

但是對于一個大型的開發(fā)團(tuán)隊而言，一個開發(fā)同學(xué)是很難知道公司內(nèi)到底有多少種組件庫，而且即便知道有某種組件庫，開發(fā)同學(xué)初期看到的也是代碼，一般需要書寫一定的 Demo 才可以用眼睛感知到這個組件到底是否是我想要的。

在 Xcode 12 中提供了更強(qiáng)大的工具，一個自定義組件，只需要遵守一個 LiberyContentProvider 協(xié)議就可被Xcode識別，可以像系統(tǒng)控件一樣直接從 Xcode 里面識別并預(yù)覽。對于一個大型團(tuán)隊來說，此功能可以大大提高找尋組件和查看組件樣式的效率。

// Without trailing closure:
        UIView.animate(withDuration: 0.3, animations: {
          self.view.alpha = 0
        }, completion: { _ in
          self.view.removeFromSuperview()
        })
        // With trailing closure
        UIView.animate(withDuration: 0.3, animations: {
          self.view.alpha = 0
        }) { _ in
          self.view.removeFromSuperview()
        }
        // Multiple trailing closure arguments
        UIView.animate(withDuration: 0.3) {
          self.view.alpha = 0
        } completion: { _ in
          self.view.removeFromSuperview()
        }

DSL

隨著 Swift5.3 和 SwiftUI2.0 的推出，SwiftUI 在 DSL 上也更富有表現(xiàn)力， Swift 支持了多重尾閉包語法和在 ViewBuilde 里面支持 Switch Case 語句。

Multiple Trailing Closures

雖然社區(qū)對多重尾閉包的討論上一直存在爭議問題，但最終 Swift5.3 還是接受并實(shí)現(xiàn)了，在普通命令式編程的地方使用會有一定的困惑性，但是在 SwiftUI 中 DSL 也更有聲明式的味道。

 // Without trailing closure:
        UIView.animate(withDuration: 0.3, animations: {
          self.view.alpha = 0
        }, completion: { _ in
          self.view.removeFromSuperview()
        })
        // With trailing closure
        UIView.animate(withDuration: 0.3, animations: {
          self.view.alpha = 0
        }) { _ in
          self.view.removeFromSuperview()
        }
        // Multiple trailing closure arguments
        UIView.animate(withDuration: 0.3) {
          self.view.alpha = 0
        } completion: { _ in
          self.view.removeFromSuperview()
        }

Switch Case Support

在 SwiftUI 的 ViewBuilder DSL體系中也支持了 Switch case 語法。

var body: some View {
            switch c {
            case .a:
                return Text("A")
            case .b:
                return Text("B")
            case .c:
                return Text("C")
            }
        }

Data Flow

在使用傳統(tǒng)命令式編程編寫 UI 代碼時，開發(fā)者需要手動處理 UIView 和 數(shù)據(jù)之間的依賴關(guān)系，每當(dāng)一個 UIView 使用了外部的數(shù)據(jù)源，就表明了 UIView 對外部的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了依賴，當(dāng)一個數(shù)據(jù)產(chǎn)生變化時，如果意外的沒有同步UIView的狀態(tài)，那么 Bug 就產(chǎn)生了。

處理簡單的依賴關(guān)系是可控的，但是在真實(shí)項目中，視圖之間的依賴關(guān)系是非常復(fù)雜的，假設(shè)一個視圖只有 4 種狀態(tài)，組合起來就有 16 種，再加上時序的不同，情況就更加復(fù)雜。

人腦處理狀態(tài)的復(fù)雜度是有限的，狀態(tài)的復(fù)雜度一旦超過人腦的復(fù)雜度，就會產(chǎn)生大量的 Bug，并且修掉了這個產(chǎn)生了新的Bug。

那么 SwiftUI 是如何解決這個問題的？

SwiftUI 的框架提供了幾個核心概念：

  1. 統(tǒng)一的 body 屬性，SwiftUI 自動從當(dāng)前 App 狀態(tài)集自動生成基于當(dāng)前狀態(tài)的快照 View。

  2. 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)流動原語。

關(guān)于 SwiftUI 中的 Data Flow 是如何消除視圖和狀態(tài)不一致的，請參考去年撰寫的文檔 系列文章《深度解讀SwiftUI 背后那些事兒》

今年 SwiftUI 2.0 新增的 StateObject 數(shù)據(jù)流原語讓 SwiftUI 在重復(fù)創(chuàng)建 View 時避免重復(fù)創(chuàng)建 ObservedObject 從而提高 View 重建的性能。

SceneStorage 和 APPStorgae 讓一些可持久化的數(shù)據(jù)變得更加簡單且具有語義化。

New Controls

前面提到的，新增的 DSL 語法 SwiftUI App Lifecycle，以及 Xcode Library Preview 其實(shí)本質(zhì)上都是對去年 SwiftUI 1.0 錦上添花的新擴(kuò)展。

真正重要的是今年新增的各類新控件，其中通過導(dǎo)出來自 Xcode11.5 和 Xcode12.0 beta 版本的 Swift 聲明文件，可以觀察到整個聲明文件從原來的 10769 行增加到 20564行。

新增了約 87 個 struct 16 個 protocol。有了這些豐富的組件才可以更好的構(gòu)建我們的 APP 。

大列表組件

在任何一款 APP 中都會存在類似大列表組件，如淘寶 APP 里面的某家店鋪里面商品列表流，首頁的信息流，都是具有超長內(nèi)容的列表頁數(shù)據(jù)。對于長列表頁來說，過長的 UI 頁面會導(dǎo)致過多的內(nèi)存占用，在用戶的設(shè)備中，內(nèi)存是最為重要的指標(biāo)，對于目前國內(nèi)的 APP 市場，低端手機(jī)仍然占據(jù)大量的市場，對于這些設(shè)備來說，一旦內(nèi)存超標(biāo)，APP 就很容易 OOM，這會導(dǎo)致用戶體驗非常差，在現(xiàn)有競爭關(guān)系激烈的市場環(huán)境下，體驗差意味著會失去用戶。

對于傳統(tǒng)的命令式編程來說，我們可以主動控制 UITableViewCell 的重用，自建緩沖池等一系列手段去優(yōu)化我們的 APP 內(nèi)存占用，但是對于 SwiftUI 1.0 來說，系統(tǒng)提供的控件并沒有有效的辦法去讓我們控制頁面的渲染，對于大列表頁面就容易出現(xiàn)內(nèi)存占用過高的問題。

SwiftUI 2.0 推出了 LazyHStack 和 lazyVStack 加上 List 渲染模式默認(rèn)就是 Lazy 的直接解決了最大的性能問題。

筆者以去年使用 SwiftUI 編寫的 Emas App 為例，當(dāng)列表頁（并無大圖）加載到 500個時， APP 使用內(nèi)存已經(jīng)達(dá)到了將近 360MB 。而只需要切換到 Xcode12 API 調(diào)整為到 LazyVStack 內(nèi)存占用直接降低 300MB 。

Widget and Clips

蘋果與 WWDC 20 推出的 WidgetKit 支持的 API 是 SwiftUI Only，雖然已經(jīng)可以混合部分UIkit 里面的View，但相信沒有歷史包袱 最低支持版本為 iOS14 的 Widget 沒有人會選擇笨重的命令式 API。
同理 Clips 也一樣。

這里因為篇幅原因就不做展開，后續(xù)會有專門的文章分析相關(guān)技術(shù)。

Swift & SwiftUI 的機(jī)會在哪里？

筆者曾經(jīng)在公司推動集團(tuán)升級了基建，支持了 Swift 開發(fā)環(huán)境也在淘寶落地了一些場景，但是集團(tuán)內(nèi)一直有一些質(zhì)疑的聲音， 引入 Swift 到底有什么用？

SwiftUI 又是 N 年后才可以用上的小玩意，Objective-C 不夠用嗎？現(xiàn)在筆者可以回答這些質(zhì)疑的聲音， Swift 未來的機(jī)會在 效率，體驗和蘋果的技術(shù)紅利。

效率

從研發(fā)效率上來說， Swift 對比 Objective-C 的精簡程度不言而喻，筆者在淘寶 APP 上線的模塊代碼量下降了 40 %。 但更進(jìn)一步，如果編寫 UI 界面從 UIKit 轉(zhuǎn)向了 SwiftUI 代碼量直接少了不止一倍。更少的代碼意味著更快的交付，在目前競爭激烈的市場會有更多的試錯場景。關(guān)于使用 UIKit 編寫代碼轉(zhuǎn)向 SwiftUI 的代碼量對比，讀者可以參考開源 APP MovieSwiftUI 直觀了解。

體驗

讀者可能比較困惑對于切換語言和框架，對體驗看上去沒有任何幫助，但事實(shí)真是這樣嗎？

首先引入 Swift 后，由于 Swift 語言設(shè)計之初便對安全性列為最重要的目標(biāo)，Swift的引入會讓代碼盡可能的減少未定義的行為，減少 Crash 意味著APP的穩(wěn)定性提高，體驗自然更佳。

其次雖然 Swift 同樣的語言出于對安全性考慮編譯處理的指令會比 Objective-C 更多，但是如果UI部分都用 SwiftUI 來寫呢？

更少的代碼意味者更小的包大小，目前國內(nèi)巨頭 APP iOS 端 APP 包大小都朝著 200 MB 奔去，如果能減少更多的代碼對包大小也可以在 200MB 的限制下承載更多而業(yè)務(wù)。對用戶的體驗也有較大的提升。

更進(jìn)一步由于 Swift 選擇使用值類型構(gòu)建整個APP，值類型的有點(diǎn)在于更扁平化的內(nèi)聯(lián)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)去分配內(nèi)存，而不是使用更多間接指針引用，減少了大量不必要的堆內(nèi)存消耗，意味著整體內(nèi)存使用量的降低。對整個 APP 的穩(wěn)定性也有較大的提高。

? 蘋果的選擇

Swift 做為蘋果的戰(zhàn)略語言已經(jīng)發(fā)展的越來越壯大，自 2019 年 Swift ABI 穩(wěn)定后，蘋果在 Swift 的投入越來越大。我們可以進(jìn)入 /Applications/Xcode-beta.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS.sdk/usr/lib/swift , /Applications/Xcode-beta.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS.sdk/System/Library/Frameworks , https://github.com/apple 和 https://github.com/swift-server 看到， 自 iOS 13 以來 蘋果新增了約 10+ Pure Swift Library , 10+ Open Source Swift Library, 以及針對 144 個公開 Framework，根據(jù) Swift Style 重新設(shè)計了 57 個 Framework 的API。

從以下數(shù)據(jù)：

  1. 從 WWDC17 后 蘋果已經(jīng)不再使用 Objective-C 做 Sample Code 演示

  2. https://developer.apple.com/不再更新 Objective-C 相關(guān)的文檔

  3. WidgetKit 是 SwiftUI only。

  4. App Clips 10M的包大小， SwiftUI 是最合適的框架

  5. 開源社區(qū)逐步放棄 Objecive-C 如 Lottie。

可以判斷，Swift 是未來 Apple 平臺的唯一選擇，越是有包袱的大廠 APP，從現(xiàn)在還不盡早儲備，在未來越會寸步難行。

我們需要做些什么？

? Swift我們已經(jīng)做了什么

  1. 一套支持 Swift 二進(jìn)制的研發(fā)環(huán)境

  2. 300+ 支持了混編的淘系 SDK。

  3. 手淘落地了 6 個模塊。

  4. 集團(tuán)新增了約 20個 支持 Swift 的APP。

  5. 10 多場技術(shù)培訓(xùn)。

  6. 169+ 語雀知識沉淀。

  7. 300+ 工程師的集團(tuán) Swift 官方組織。

  8. 2 個 技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品

經(jīng)過去年橫向組織大家共同的努力，我們已經(jīng)已經(jīng)支持了橫向大基建。包括研發(fā)環(huán)境，工具支撐，沉淀了大量的文檔，還有相關(guān)的技術(shù)課程。

要朝什么方向去努力

目前集團(tuán)對于 Swift 的呼聲越來越高，我們大量的工程師希望的去使用 Swift 。
目前首先要做的事情是依托 Swift 和 SPM 提升我們的開發(fā)體驗，升級我們的中間件，使業(yè)務(wù)可以大量的用起來 Swift ，提高我們的研發(fā)效率和代碼質(zhì)量。

  1. 升級基于 SPM 的新的包管理體系

  2. 升級老舊基礎(chǔ)庫，打磨新一代基建。

  3. 引入新的 Swift 特有庫 賦能業(yè)務(wù)。

? SwiftUI雖然前文提到了 SwiftUI 的眾多優(yōu)點(diǎn)，包括研發(fā)效率，體驗的提高，但是在國內(nèi)的環(huán)境中 SwiftUI 也有它致命的弊端

  1. iOS 14 才可放心的使用。

  2. 只支持 Apple Platform，這和國內(nèi)的要支持 Mobile Platform 從理念上沖突。

大型 APP 要解決的是如何部署到低版本操作系統(tǒng)上和安卓平臺上，畢竟很多公司還在支持 iOS 9 對于升級到最低支持 iOS 14 好像還需要一個世紀(jì)那么漫長，而且國內(nèi)的設(shè)備占比大頭還是以 Android 巨多 。

雖然可以看到 Swift 語言也在逐漸支持 Android 平臺，但是也看到蘋果對于安卓平臺的 SwiftUI 并沒有太大興趣。

從體驗上 Flutter 遠(yuǎn)不如 SwiftUI 這種親兒子效果好， 但對于國內(nèi)跨端欲望旺盛的市場來說 SwiftUI 還是比不過 Flutter， 不過既然 SwiftUI DSL 層已經(jīng)基本固定，那么也有可能投入人力直接在低版本操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)一套自建的 SwiftUI 引擎，或者將 SwiftUI 引擎移植到安卓平臺，比如對接 Flutter 或者直接對接 Android Native。

比起 Flutter 引入雙端帶來的包大小增量和體驗不一致的情況， SwiftUI 保留 iOS 平臺體驗，只侵入一端的選擇顯然要更好一點(diǎn)。

不過短期內(nèi)我們可以在 Clips 和 Widget 場景下開始使用 SwiftUI， 畢竟 SwiftUI 快速的開發(fā)效率對和較低的包大小占用非常適合這樣的場景，我們可以在業(yè)務(wù)場景中練兵儲備我們的 SwiftUI，并積極在主 APP 中嘗試。

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