什么是开发App的正确步骤?

在 iOS 开发中,写一个 App 很容易,但是要写好一个 App,确是要下另一番功夫。首先,我们来看一个 App 的开发要求:

写一个 App,显示出 Spotify 上 Lady Gaga 相关的所有音乐专辑,相关信息可以通过以下网址查到:

https://api.spotify.com/v1/search?q=lady+gaga&type=album

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需求分析

首先拿到开发要求,最重要的是明确开发细节。这里面有很多我们不清楚的地方需要与产品经理和设计师交流:显示是要用 TableView 还是 CollectionView?每个音乐专辑的哪些信息需要显示?如果专辑数量过多,我们优先显示哪些专辑?这个 App 除了显示信息以外,还需要哪些拓展功能?这个产品的大小是否有要求?需要多少天完成?

经过讨论之后,大家的一致意见是做个如下的 App:

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LadyGaga

于是我们就清楚了,是要做一个 tableView,每个 Cell 对应一个专辑信息,左边是图片,右边是专辑名。点击 Cell,可以看到相应的专辑大图。

构建架构

首先这个 App 比较简单,我们只要用最基本的 MVC 就可做好。

  • Model 部分:

只需要一个 Model, 为 Album,对应每一个专辑的信息;

  • View 部分:

主体的部分可以在 Storyboard 里面完成;

最好单独新建一个 UITableViewCell 的子类,用来对应设置专辑的UI;

  • ViewController 部分:

其中一个 ViewController 为 TableViewController,负责现实所有专辑的信息;

另一个 ViewController 负责展示 detail info,比如专辑的大图;

  • Network 部分:

负责从网络上 fetch 专辑信息;以及根据专辑的图片网址,fetch 图片数据;

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基本架构

细节实现

  • Network 部分:

fetchAlbums 和 downloadImage 都用Apple 自带的 URLSession 和 JSONserialization 就可以实现,或者也可以用优秀的第三方库 AlamoFire。因为这个 App 比较简单,AlamoFire 优势不明显,且引入第三方库会增加 App 的体积,故而推荐使用前者。基本上就是实现下面两个函数:

  1. func fetchAlbums(with url: String, completion : @escaping (_ albums: [Album]?, _ error : NSError?) -> Void)
  2. func downloadImage(_ url: String) -> UIImage?

对于第一个函数 fetchAlbums,因为网络请求是耗时耗力的工作,我们一般会将它们用后台线程而非主线程(UI线程)来处理,这样可以保持UI的流畅运行。用闭包则是为了异步多线程完成后可以回调,同时 error 是为了监视网络请求是否出错。

对于第二个函数 downloadImage,最简单的方法是通过 url 拿到对应的 data,然后通过相应的 data 拿到 image。返回为 optional 的原因是有可能 URL 有问题或者网络请求出错,此时返回 nil。

从API设计的角度来说,以上的downloadImage并不是最佳设计。最佳的设计是我们能知道哪里出错了,比如下面这样:

  1. enum DownloadImageError: Error {
  2.   case InvalidURL
  3.   case InvalidData
  4. }
  5. func downloadImage(_ url: String) throws -> UIImage {
  6.   guard let aUrl = URL(string: url) else {
  7.     throw DownloadImageError.InvalidURL
  8.   }
  9.   do {
  10.     let data = try Data(contentsOf: aUrl)
  11.     if let image = UIImage(data: data) {
  12.       return image
  13.     } else {
  14.       throw DownloadImageError.InvalidData
  15.     }
  16.   } catch {
  17.     throw DownloadImageError.InvalidURL
  18.   }
  19. }
  • ViewController 部分:

对于 AlbumsController,我们用到了代理模式(Delegate),即将 tableView 代理到了 AlbumsController 上。我们只要实现相应的 dataSource 和 delegate 方法即可。其中对于 dataSource 而言,有两个方法是必须实现的,它们是:

  1. func tableView(_ tableView: UITableView, numberOfRowsInSection sectionInt) -> Int
  2. func tableView(_ tableView: UITableView, cellForRowAt indexPath: IndexPath) -> UITableViewCell

同时,AlbumsController 里面,还有两个数组,一个用来装专辑([Album]),一个用来装图片([UIImage?]),这样我们只需下载数据一次,并将其存入相应数组,之后就无需再次进行相关的网络请求了。也就是说,这两个数组起到了缓存的作用。

具体的实现是:首先在 viewDidLoad() 中请求服务器取出相应的数据。之后根据专辑数量设定 TableView 的相应行数。在具体的一行当中,我们可以根据 indexPath 确定相应的专辑。根据相应专辑的图片 URL ,我们可以拿到相应的图片,之后缓存进图片数组。由于我们复用了 TableView 的 Cell,所以如果不缓存图片而每次去进行网络请求,会因为延时很严重而会造成图片闪烁的后果。

最后两个 ViewController 之间的跳转可以用 navigationController 来实现。

  • View 部分:

自定义 AlbumCell 可以保证 App 的扩展性很好。同时,为了处理有些专辑名字过长 Label 显示不了的问题,可以用 autoshrink 来处理。

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App 运行流程

优化拓展

上面的设计和实现比较理想化,现在我们要考虑一个边界情况,假如网络不稳定,怎么办?

一个简单的解决方法就是,当网络好的时候把数据下载下来,存入 cache 和 storage 中,之后即使网络中断、App 崩溃,我们都能从 storage 中拿到相应数据。

这里引入外观模式(Facade),创建一个新的 class 名为 LibraryAPI,提供两个接口:

  1. func getAlbums(completion : @escaping (_ albums: [Album]?, _ error : NSError?) -> Void)
  2. func getImage(_ url: String) throws -> UIImage

这里的方法跟之前 Network 的不同之处在于:getAlbums 方法会先尝试从 storage 中取出相应数据,如果没有,则去访问 Network,之后再把从 Network 中拿到的值存入 storage 中。这里面的实现有点复杂,牵涉到两大模块和多线程操作,但是我们并不必关心方法内部的实现,而仅仅关心接口,这就是外观模式的优点。同时,LibraryAPI 这个 class 最好用单例模式(singleton),因为它应该被当做是全局 API 被各个 ViewController 来访问,同时这样设计也节省资源。

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优化后的 App 流程

另外一个优化点在于,假如我们一开始拿到很多数据 —— 例如10000 个专辑,那么我们该怎么操作?

正确的做法是分页。我们可以先只拿20个,显示在 TableView 上。当用户快滑到底端的时候,我们可以再取下面20个,然后我们总共有40个在内存中可以显示,以此类推。这样做的好处是,我们无需下载所有的数据,以最快、最流畅的方式布局 TableView,同时根据用户的需求增加相应的专辑数据。

最后一个优化点在于,假如用户上下滑动很快,我们如何能够用最快速度加载图片?

答案是用 operationQueue 来处理,当前 cell 是可见的时候,我们就 resume 下载图片的进程,否则就 suspend。这样保证了我们用有限的内存和 CPU 去最高效的下载用户需要、当前要见的图片。

值得一提的是,大家还可以借鉴 ASDK 的思路来进一步优化程序。

总结

本文从一个简单的 tableView App 说起,谈论了开发一个 App 的4个步骤:需求分析、构建架构、细节实现、优化拓展。简单介绍了多线程和几种设计模式,希望对大家有所帮助。

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