詳解 WWDC 20 SwiftUI 的重大改變及核心優勢

導讀

6月23日凌晨 1 點，蘋果 WWDC20 開發者大會線上上以主題演講的方式，在 Apple Park 進行直播。

23-26日，蘋果公開了 100 多個面向開發者的視訊，內容涵蓋Swift / SwiftUI 、App Clips、Widgets、Privacy & Security 等等方面。

對於開發者和程式設計師來說，我們有哪些新發現和新思考？

淘系技術客戶端團隊，將給大家帶來一系列關於新系統背後的啟發，歡迎交流討論。

本篇內容來自於阿里巴巴淘系技術部，淘寶客戶端iOS架構組，高階開發工程師傾寒。

前言

SwiftUI 是蘋果公司於 2019 年推出的 Apple Platform 的新一代宣告式佈局引擎，筆者於去年第一時間升級 Beta 嚐鮮全家庭，並在短時間內迅速落地了基於 SwiftUI 的內部 APP，也分享了幾篇關於 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 樣式經常不相容，大列表效能差，彼時都標識著 SwiftUI 還稱為一個 Toy Framewrok.

隨著 WWDC 20 相關新特性和介紹視訊的釋出，都明確的宣告著 SwiftUI 元年已經到了，SwiftUI 已經成長為新時代的佈局引擎。

以下從幾個方面分享關於 SwiftUI 的重大改變及核心優勢。

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 統一的事情，從最近幾年的 iPad 多工多視窗，到 Mac Catalyst 再到今年更進一步直接推出了 Apple silicon 晶片更是從硬體上做到了真正統一（話外音：你們在軟體上玩的那些跨平臺的都是小玩意，硬體才是王道）。
還提供了 Rosetta2 Universal2 幫助開發者基本無成本的遷移到新平臺上。但是作為軟體工程師還是要更多的關注軟體生態的變化。首先了解下建立 APP 時的變化

可以看到建立新工程時有了一套全新的模板基於 SwiftUI App Lifecycle 的跨平臺專案。
程式碼也從原本的基於 UI/NS HostViewController 變成了基於 APP 的宣告式描述，下面是程式碼的前後對比

Before

After

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其中@main 是Swift 5.1 新增的 Attribute 標記了應用程式的入口點，更多請參看SE-0281-main-attribute.md

乍看好像只有程式碼精簡了不少，很多人會認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程式碼，完全無需引入任何 UIKit APPKit WatckKit 等相關Framewok, 即可直接執行在不同平臺上。這意味著我們後續在UI佈局系統上可以逐漸擺脫對傳統命令式 UI 程式設計的依賴。達到真正的平臺無關。

SwiftUI 將整個原有的平臺差異部分抽象為 App 和 Scene，對於一個 mac/iOS/iPad/watch/tv/..應用，來說 App 代表了整個應用，Scene 代表了與 Window 相關的多視窗，有些裝置只有一個 Scene 有些則有多個，雖然不同的 OS 確實存在差異，但是在語義層面達到了一致。

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

Viusal Editing

Preview

在傳統的利用 DSL 可視程式設計框架或者平臺，諸如 Web Flutter 等技術，都是開發者編寫好對應的程式碼，執行在對應的平臺或者除錯工具上。 SwiftUI 作為蘋果最重要的軟體層戰略框架，更是和 Xcode 深度結合，在執行之前就可以完整的預覽你所編寫的介面。

強大的 Preview 可以讓你既可以從編寫 DSL 到立即預覽效果，也可從預覽的 Canvas 畫布中直接修改效果在程式碼編輯器中生成程式碼，這對於日常開發的效率有非常大的提高，尤其是在 UI 微調時，效果尤為突出。
Xcode12 可以在 Canvas 上同時預覽多個不同裝置環境的介面,也可以直接投射到真實的裝置上來預覽。

對於日常開發來說，編寫一個UI介面通常依賴外部的網路/磁碟/其他資料，才能正常的構建，這也造成了UI開發雖然是開發中較為簡單的一步，但同時也是最耗時的一步，有了預覽功能，可以把很多繁瑣的工作前置解決掉，對於研發效率會有非常大的提高。

Xcode Library

在編寫真實專案中，一個公司的 APP UI 包含成百上千種風格的 View 元件，對於 UI 元件豐富的產品，如果一個新需求可以由現有的元件組合，那麼需求交付的時間也會大大縮短。
但是對於一個大型的開發團隊而言，一個開發同學是很難知道公司內到底有多少種元件庫，而且即便知道有某種元件庫，開發同學初期看到的也是程式碼，一般需要書寫一定的 Demo 才可以用眼睛感知到這個元件到底是否是我想要的。
在 Xcode 12 中提供了更強大的工具，一個自定義元件，只需要遵守一個 LiberyContentProvider 協議就可被Xcode識別，可以像系統控制元件一樣直接從 Xcode 裡面識別並預覽。對於一個大型團隊來說，此功能可以大大提高找尋元件和檢視元件樣式的效率。

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DSL

隨著 Swift5.3 和 SwiftUI2.0 的推出，SwiftUI 在 DSL 上也更富有表現力， Swift 支援了多重尾閉包語法和在 ViewBuilde 裡面支援 Switch Case 語句。

Multiple Trailing Closures

雖然社群對多重尾閉包的討論上一直存在爭議問題，但最終 Swift5.3 還是接受並實現了，在普通指令式程式設計的地方使用會有一定的困惑性，但是在 SwiftUI 中
DSL 也更有宣告式的味道。

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Switch Case Support

在 SwiftUI 的 ViewBuilder DSL體系中也支援了 Switch case 語法。

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Data Flow

在使用傳統指令式程式設計編寫 UI 程式碼時，開發者需要手動處理 UIView 和資料之間的依賴關係，每當一個 UIView 使用了外部的資料來源，就表明了 UIView 對外部的資料產生了依賴，當一個資料產生變化時，如果意外的沒有同步UIView的狀態，那麼 Bug 就產生了。

處理簡單的依賴關係是可控的，但是在真實專案中，檢視之間的依賴關係是非常複雜的，假設一個檢視只有 4 種狀態，組合起來就有 16 種，再加上時序的不同，情況就更加複雜。

人腦處理狀態的複雜度是有限的，狀態的複雜度一旦超過人腦的複雜度，就會產生大量的 Bug，並且修掉了這個產生了新的Bug。

那麼 SwiftUI 是如何解決這個問題的？
SwiftUI 的框架提供了幾個核心概念：

統一的 body 屬性，SwiftUI 自動從當前 App 狀態集自動生成基於當前狀態的快照 View。
統一的資料流動原語。

關於 SwiftUI 中的 Data Flow 是如何消除檢視和狀態不一致的，請參考去年撰寫的文件系列文章深度解讀SwiftUI 背後那些事兒，

今年 SwiftUI 2.0 新增的 StateObject 資料流原語讓 SwiftUI 在重複建立 View 時避免重複建立 ObservedObject 從而提高 View 重建的效能。
SceneStorage 和 APPStorgae 讓一些可持久化的資料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 其實本質上都是對去年 SwiftUI 1.0 錦上添花的新擴充套件
真正重要的是今年新增的各類新控制元件，其中通過匯出來自 Xcode11.5 和 Xcode12.0 beta 版本的 Swift 宣告檔案，可以觀察到整個宣告檔案從原來的 10769 行增加到 20564行。
新增了約 87 個 struct 16 個 protocol。有了這些豐富的元件才可以更好的構建我們的 APP 。

大列表元件

在任何一款 APP 中都會存在類似大列表元件，如淘寶 APP 裡面的某家店鋪裡面商品列表流，首頁的資訊流，都是具有超長內容的列表頁資料。對於長列表頁來說，過長的 UI 頁面會導致過多的記憶體佔用，在使用者的裝置中，記憶體是最為重要的指標，對於目前國內的 APP 市場，低端手機仍然佔據大量的市場，對於這些裝置來說，一旦記憶體超標，APP 就很容易 OOM，這會導致使用者體驗非常差，在現有競爭關係激烈的市場環境下，體驗差意味著會失去使用者。

對於傳統的指令式程式設計來說，我們可以主動控制 UITableViewCell 的重用，自建緩衝池等一系列手段去優化我們的 APP 記憶體佔用，但是對於 SwiftUI 1.0 來說，系統提供的控制元件並沒有有效的辦法去讓我們控制頁面的渲染，對於大列表頁面就容易出現記憶體佔用過高的問題。
SwiftUI 2.0 推出了 LazyHStack 和 lazyVStack 加上 List 渲染模式預設就是 Lazy 的直接解決了最大的效能問題，

筆者以去年使用 SwiftUI 編寫的 Emas App 為例，當列表頁（並無大圖）載入到 500個時， APP 使用記憶體已經達到了將近 360MB 。而只需要切換到 Xcode12 API 調整為到 LazyVStack 記憶體佔用直接降低 300MB 。

Widget and Clips

蘋果與 WWDC 20 推出的 WidgetKit 支援的 API 是 SwiftUI Only，雖然已經可以混合部分UIkit 裡面的View，但相信沒有歷史包袱最低支援版本為 iOS14 的 Widget 沒有人會選擇笨重的命令式 API。
同理 Clips 也一樣。這裡因為篇幅原因就不做展開，後續會有專門的文章分析相關技術。

Swift & SwiftUI 的機會在哪裡？

筆者曾經在公司推動集團升級了基建，支援了 Swift 開發環境也在淘寶落地了一些場景，但是集團內一直有一些質疑的聲音，引入 Swift 到底有什麼用？
SwiftUI 又是 N 年後才可以用上的小玩意，Objective-C 不夠用嗎？現在筆者可以回答這些質疑的聲音， Swift 未來的機會在效率和體驗。

效率

從研發效率上來說， Swift 對比 Objective-C 的精簡程度不言而喻，筆者在淘寶 APP 上線的模組程式碼量下降了 40 %
但更進一步，如果編寫 UI 介面從 UIKit 轉向了 SwiftUI 程式碼量直接少了不止一倍。更少的程式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。

關於使用 UIKit 編寫程式碼轉向 SwiftUI 的程式碼量對比，讀者可以參考開源 APP MovieSwiftUI 直觀瞭解

體驗

讀者可能比較困惑對於切換語言和框架，對體驗看上去沒有任何幫助，但事實真是這樣嗎？
首先引入 Swift 後，由於 Swift 語言設計之初便對安全性列為最重要的目標，Swift的引入會讓程式碼儘可能的減少未定義的行為，減少 Crash 意味著APP的穩定性提高，體驗自然更佳。

其次雖然 Swift 同樣的語言出於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？
更少的程式碼意味者更小的包大小，目前國內巨頭 APP iOS 端 APP 包大小都朝著 200 MB 奔去，如果能減少更多的程式碼對包大小也可以在 200MB 的限制下承載更多而業務。對使用者的體驗也有較大的提升。

更進一步由於 Swift 選擇使用值型別構建整個APP，值型別的有點在於更扁平化的內聯資料結構去分配記憶體，而不是使用更多間接指標引用，減少了大量不必要的堆記憶體消耗，意味著整體記憶體使用量的降低
對整個 APP 的穩定性也有較大的提高。

蘋果的選擇

Swift 做為蘋果的戰略語言已經發展的越來越壯大，自 2019 年 Swift ABI 穩定後，蘋果在 Swift 的投入越來越大。我們可以進入 /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 Swift Style 重新設計了 57 個 Framework 的API。
從以下資料

從 WWDC17 後蘋果已經不再使用 Objective-C 做 Sample Code 演示
https://developer.apple.com/不再更新 Objective-C 相關的文件
WidgetKit 是 SwiftUI only。
App Clips 10M的包大小， SwiftUI 是最合適的框架
開源社群逐步放棄 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，從現在還不盡早儲備，在未來越會寸步難行。

我們需要做些什麼？

Swift

我們已經做了什麼

一套支援 Swift 二進位制的研發環境
300+ 支援了混編的淘系 SDK。
手淘落地了 6 個模組。
集團新增了約 20個支援 Swift 的APP。
10 多場技術培訓。
169+ 語雀知識沉澱。
300+ 工程師的集團 Swift 官方組織。
2 個技術創新產品

經過去年橫向組織大家共同的努力，我們已經已經支援了橫向大基建。包括研發環境，工具支撐，沉澱了大量的文件，還有相關的技術課程。

要朝什麼方向去努力

目前集團對於 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託 Swift 和 SPM 提升我們的開發體驗，升級我們的中介軟體，使業務可以大量的用起來 Swift ，提高我們的研發效率和程式碼質量。

升級基於 SPM 的新的包管理體系
升級老舊基礎庫，打磨新一代基建。
引入新的 Swift 特有庫賦能業務。

SwiftUI

雖然前文提到了 SwiftUI 的眾多優點，包括研發效率，體驗的提高，但是在國內的環境中 SwiftUI 也有它致命的弊端

iOS 14 才可放心的使用。
只支援 Apple Platform，這和國內的要支援 Mobile Platform 從理念上衝突。

大型 APP 要解決的是如何部署到低版本作業系統上和安卓平臺上，畢竟很多公司還在支援 iOS 9 對於升級到最低支援 iOS 14 好像還需要一個世紀那麼漫長，而且國內的裝置佔比大頭還是以 Android 巨多。
雖然可以看到 Swift 語言也在逐漸支援 Android 平臺，但是也看到蘋果對於安卓平臺的 SwiftUI 並沒有太大興趣。

從體驗上 Flutter 遠不如 SwiftUI 這種親兒子效果好，但對於國內跨端慾望旺盛的市場來說 SwiftUI 還是比不過 Flutter，不過既然 SwiftUI DSL 層已經基本固定，那麼也有可能投入人力直接在低版本作業系統上實現一套自建的 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。

招人啦！

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