iOS 开发技术栈与进阶

2017-2-28

最近有一些开发朋友问我应该怎样提升自己的能力,回想起来做了这么久 iOS 开发,我也有过那种“让我做一个功能实现个需求我会做,但接下来怎样提高我不知道。”的时期,这里尝试列一下 iOS 开发的相关技术,再说说在学习进阶上我的一些想法。

iOS 技术栈

这里按我的理解给 iOS 相关技术分个类,以工程实现的角度,分成了基础、需求、效率、质量四个类别。基础指程序开发和 iOS 开发的基础知识和技能,需求就是产品的需求,有了基础技能,实现了产品需求后,剩下的事情就都是为了提高项目质量和提升开发效率。

大致的思维导图

iOS技术栈

基础

基础包括语言、框架、内存、网络、存储、渲染、线程。

语言目前 iOS 开发就是 OC 和 Swift,国内仍以 OC 为主,对于 OC 除了语法外,最好了解它的对象模型,动态机制等特性。Swift 方面若要在团队里使用,目前还是风险大收益小的,但个人最好保持对它的关注。

框架就是 Foundation / UIKit 以及苹果系统封装好的各种框架,Foundation 和 UIKit 每个做 iOS 开发的人都熟知这套,iOS 功能越来越多,苹果提供的框架也越来越多,像 StoreKit / MessageUI / AVFoundation 等可以在使用到再去了解。

接着是客户端里最常见流程里的四个关键部分:从网络拉取数据,存储到本地文件系统,再从本地取出来放进内存,最后渲染出来。而这里所有的处理都在操作系统的进程和线程中执行。

网络方面若要深入的话内容很多,客户端一般只需要关心 http / https / dns 这几个协议,了解 https 的原理,处理运营商劫持 dns 劫持等情况,另外需要处理好各种异常情况做好重试机制,iOS 作为移动端网络不稳定,要看情况优化弱网络下的连接,做好离线机制,以及注意避免耗费太多流量。还有客户端跟后台的通信协议,数据结构一般用 json 或 protobuf,由于客户端本地会保存一部分内容,很多 APP 都会需要做数据的增量更新。

存储方面主要是 sqlite,sqlite 作为存储引擎是大多数 APP 的核心,也是性能优化的关键点,最基本的需要知道主键索引事务等数据库基本概念,再深入需要了解具体的存储机制/索引的实现/sqlite的七层结构等,才能在遇到问题时找到最佳的解决方案。客户端上 nosql 用得较少,除了 sqlite 一般就剩单文件存储,XML存文件或对象序列化成二进制存储,也是常用的存储方式,近期有 realm 这种新型数据库,也值得了解一下。

内存方面,需要了解 OC 的引用计数、 ARC 机制、自动释放池等相关点,最好其他语言的垃圾回收机制也有所了解,另外需要注意避免内存泄露,管理好客户端的缓存,避免缓存太多导致OOM,或缓存命中率太低性能低下。

渲染方面主要是文字和图像,基础上文字方面 UIKit 已封装得很好,CoreText也提供了更自由的排版渲染方式,图像渲染只需要注意解压时机,再深入需要了解 iOS 具体的渲染机制,像图层混合,渲染时机,离屏渲染等,才好做更多的优化。

线程和进程方面,iOS 开发只在做 Extension 时才需要考虑到进程,一般只需处理好线程,需要了解主线程子线程,多线程并发锁竞争,死锁,GCD,Runloop 等知识点。

需求

需求方面姑且概括为普通需求、特殊需求和运营需求。

普通需求就是上面提到的网络拉数据->存储->读取->展示,大多数 APP 主要都是在实现这类需求,熟悉上述的基础知识后就能轻易实现。

特殊需求是指一些特定 APP 的需求,像浏览器内核,文字排版引擎,音视频和图像处理引擎,图标绘制引擎等,要求较高,都需要在相关领域里较深入的钻研才能做好。

运营需求是 APP 上线后持续运营过程中的需求,包括功能动态化,可以随时增删改线上的功能,一般这块由内嵌 web 承担。配置系统也算动态化的一种,可以通过各种开关控制展现的功能。统计系统记录 APP 各项运营数据,包括用户增长情况,留存率,功能使用情况等。事件流可以清楚看到用户在 APP 里的使用流程。有些 APP 还会开发推荐系统,根据收集来的数据给不同用户推送不同内容,提高用户转化率等。

质量

越大的 APP 会花越多的精力在保证和提高 APP 质量上,包括性能优化,搭建监控体系,提升代码质量,保证安全,以及通过测试保证质量。

性能优化范围很大,在网络/存储/内存/渲染/算法各方面都有优化的可能,一般性能上的优化可以分成三步走,一是检测各方面的数据,量化运行性能,二是从中找到性能瓶颈,三是找办法优化,用第一步的数据验证优化效果。

监控体系在面向大众用户的产品里无论是前端后端一直都是非常重要的,你需要时刻知道用户在使用你的产品过程中有没有发生什么问题,让你的 APP 处于可知可控状态,客户端最常见的监控点是 crash,这个无需多说,另外一般对于 APP 里的错误码,包括本地错误、网络错误等都需要监控起来,这样在出现异常时才能即时得知进行处理。其他通用的监控包括卡顿监控、数据库监控、流量消耗监控、内存消耗监控、各种耗时监控等等,还有各类业务相关的监控,越大的 APP 监控的项目就越多越细致,目的都是及时发现问题,以及衡量 APP 的质量。除了监控问题外,这里还需要做好出错时的补救措施,可以通过预埋功能开关配置或接入热修复的库去做。

安全方面,客户端上安全的分量相对于服务端是少很多,尤其是在 iOS 系统沙盒机制的保护下,本身已经比较安全,最需要注意的是网络传输的安全,避免网络传输内容被篡改,或泄露了用户名密码等敏感信息。对于代码里有机密信息的可以考虑混淆代码对 APP 进行加固,减少被破解的概率。

代码质量主要存在于团队协作上,一般团队都会定义代码规范,让大家的代码风格趋于一致,有些会开发代码规范检测工具,确保提交的代码遵循代码规范。另外很多团队都会实行 code review 机制,互相查看代码,减少脏乱差代码出现的概率,具体 review 机制各有不同。

测试是一个专业,国内终端产品因为迭代快,常见的是黑盒测试,虽然不能保证无问题,但成本低效率高,部分稳定的核心功能会做单元测试,也有一些团队所有业务功能都做自动化测试的。

效率

客户端的架构可以说都是为了提高开发协作效率,因为功能可以用很多种方法实现,可以不需要什么架构,无论是大型还是小型 APP 都可以按一套来实现,只不过差的架构在中大型 APP 上代码会很混乱,导致在开发/协作/debug上效率会越来越低,好的架构则会提升这里的效率。大多数架构都是分层抽象和解耦,把功能独立的组件抽离出来,业务模块化,分层职责清晰,互相不耦合。只要分层抽象和解耦做得足够好,无论多大的 APP 都是很多小模块的拼接,就可以降低复杂度,提高开发效率。但有时解耦会带来通信的麻烦,抽象也有粒度大小的问题,这些都需要根据具体情况权衡。业界有各种各样的架构模式可供参考,像 MVC / MVVM / MVP / VIPER 等。除了解耦和抽象,还有一些改变编方式的架构,像响应式编程,单向数据流等。

持续集成的意思是不断把每个人做的东西(代码/资源等)集成到一起输出成品,进行自动化构建,其中涉及代码管理(git / svn),编译流程,证书和签名机制,自动化测试,打包发布等。其中还会有一些自定义的自动化流程,例如自动生成代码,根据 debug / release 包类型自动更改配置等,重复做的事都应该自动化,以提高开发效率。

业界为了提升开发效率,跨平台开发一直是大家孜孜不倦追求的目标。终端上跨平台愿望是只开发一次,就能完美运行在 Android 和 iOS 上,业界有很多尝试,这篇文章总结得比较全,总的来说目前最好的跨平台方案就是 web (H5),代价是性能略低。

进阶

列完 iOS 开发的相关知识点,接下来说说怎样学习提高。

如果自学能力强的话,不需要多说,上述每个点网上都有大量资料,像内存网络存储这些计算机基础知识也有经典的书籍,一个个啃下去就行了,只要理解得足够深入,就已经可以成为领域里的专家,并很容易触类旁通。

但这种学习方法会比较枯燥,也难以实践,个人还是比较推荐在实践中学习,具体来说就是在平时开发过程中不断地发现问题 -> 解决问题

发现问题

首先你最好处在一个有很多工程上的问题急需解决的环境里,这样发现问题就很容易,最好的是处于这几类项目里:

  1. 处于高速发展期的项目。增长会带来很多问题,一切又未成熟,解决这些问题是非常自然又有价值的。
  2. 庞大的项目,超级APP会带来很多中小型APP没有遇到过的问题,又因为体量大,就算只有千分之一的人遇到也会影响几十万人,很有解决的价值,会有很多细致的问题。
  3. 像上面提到的有“特殊需求”一类的项目,需要在一个领域里深入研究,也会自然碰到很多问题。

如果恰巧没有在这三种类型的项目里,也没关系,只要是健康发展的项目,总会存在问题和优化空间,只是要培养发现问题的意识,很多时候问题就在那里,但没人发现它,没人觉得它可以/应该解决。可以按上述列的点,在相关点上多问自己能不能提高效率和质量,例如能不能提高前后台联调效率,重复写的代码能不能自动生成,启动耗时能不能短一点,线上问题发现和排查的效率能不能提高等等。各种问题会涵盖上述提到的所有知识点。

如果不幸你的项目没有健康发展,实在没碰到什么问题或者问题不值得解决,或者你还没毕业,那这里还有一个万能问题可供参考:那些知名的开源项目具体是怎样实现的?剖析开源项目源码可以学到很多东西,各种各样的开源项目也覆盖了很多知识面,只要深入去研究它们,学习它的架构和编码,不懂的地方再去补齐知识,也是个很好的学习方式,如果学习后能输出文章效果会更好,相当于动手实践了。

解决问题

不同的解决问题的方式差别很大,有一些常见的套路可供参考:

1. 业界是怎样解决这个问题的?他们的方案有什么不足?我怎样可以做得更好?
业界有各种各样的开源库和技术分享,只要问题不是太偏门,大多会有人已经提出解决方案,多对比和研究这些已有的方案,看它们是否能满足需求,找出它们的优点和不足,看看能不能做得比它们更好或更适合解决碰到的问题。

2.解决方案能否通用化,封装成开源库供其他项目使用?
开源项目都是这样来的,如果遇到一个别人没解决好的问题,别错过封装成开源库造福社会。

3.有没有办法防止以后出现类似的问题?
有些问题可能会反复出现,能不能防止,或者能不能在出现问题的时候能及时发现和修复,这可能涉及到开发流程、自动化和监控体系等方面的完善。

4.总结沉淀
能不能总结出解决这类问题的方法论(套路)?最好能输出文章或分享,写的过程是很好的学习过程,因为要把原本模糊的想法都清晰地表达出来,迫使自己去整理思路。

总结

这里按我的理解列了 iOS 相关技术点,以及在实践中提升能力的一点小建议,可能无法各方面都覆盖到,只是作为一个参考。另外这里只局限在 iOS 开发上,实际上作为程序员不应该限制自己学习的范围,有时间多去了解后端/前端/运维也会很有利于自身开发能力的提高。

分类:技术文章
评论

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2017年3月1日 10:07

bang,内存网络存储这些计算机基础知识也有经典的书籍,能不能说下是哪些书啊?

2017年3月1日 14:48

思维导图用的哪个软件呢?

2017年3月1日 17:18

真知灼见!

2017年3月4日 21:25

是我见过的所有关于 iOS 开发进阶的文章中的最好的一篇!

2017年3月6日 17:25

@song 思维导图是百度脑图

2017年3月6日 17:27

@pogong 随便搜一下就知道了

2017年3月7日 15:07

看了大神几篇博客,觉得比看apple 文档爽。导图里面精通一样都不简单。有个问题想问问大神,希望有空能稍微回复一下。。

我是java转过来写oc,发现野指针问题好难解决,解决了有时候也没有完全理解出错代码的原因,只知道改之后的写法没有什么问题。大神对于解决crash有什么见解呀。还有我发现swift弱化了指针的概念,而且google搜索swift dangling pointer 是几乎没有匹配结果的,是不是换成swift,野指针问题会减少呢?

2017年3月7日 16:29

你好,bang,先感谢下你的文章,我是一名1年半的独立开发。有几点困惑向你请教。
– 我非科班出身,现在想补一些C、计算机系统类的东西(因为感觉底层一些的东西这些会比较有帮助),现在我在啃《深入理解计算机系统》但是效率好低,你有没有什么好的建议(我的方式是,先复习下培训时学的C,然后根据目录画个思维导图,慢慢啃) 。
– 我现在是独立开发,所以项目中的问题:app的架构、代码规范、测试等,都是我自己在学习在做。但我觉得这样真的是不够深入,项目很脆弱,你觉得我应该从哪一方面去完善这些。
– 最后一点,希望bang能说各个开发等级对应的技术水平大概是什么样子的,主要是希望自己有个准确的定位和目标!(比如高级iOS开发 ->技术栈 ->大概的薪资 ->工作内容)
真的很感谢你们这些大牛经常的分享一些可以让人反思的文章。:)

2017年3月8日 9:55

bang神,今天收到苹果的审核邮件,是不是JSPatch开始被苹果拒绝了?

This includes any code which passes arbitrary parameters to dynamic methods such as dlopen(), dlsym(), respondsToSelector:, performSelector:, method_exchangeImplementations(), and running remote scripts in order to change app behavior or call SPI, based on the contents of the downloaded script. Even if the remote resource is not intentionally malicious, it could easily be hijacked via a Man In The Middle (MiTM) attack, which can pose a serious security vulnerability to users of your app.

Please perform an in-depth review of your app and remove any code, frameworks, or SDKs that fall in line with the functionality described above before submitting the next update for your app for review.

2017年3月8日 15:31

@lazyunderscore 你难道在写MRC的代码?用ARC后很少会出现野指针的

2017年3月8日 15:56

@毅
– 如果觉得读这种书难度太大,就先不要读,按主题去网上搜文章看,网上有些文章写得比书浅显易懂得多,有基础后再看这些书会好一点。
– 独立开发是很难深入的,我就试过,没有环境没有实践机会没有碰到各种问题,要强制深入很勉强,如果提升技术的话建议还是去个大点的团队。
– 这个话题好像比较大,网上应该找得到相关参考文章。

2017年3月9日 12:46

虽然标题叫《iOS 开发技术栈与进阶》,但文中提到的方法论具有普适性,很受启发。

2017年3月13日 12:41

@bang 谢谢你!确实解决了我的困惑。关于第三条查到的资料,这里贴出来http://softwareengineering.stackexchange.com/questions/14914/whats-the-difference-between-entry-level-jr-sr-developers

2017年3月16日 9:38

前辈好,
针对文中提到的‘处理运营商劫持 dns 劫持等情况’,想问一下从客户端角度而言如何处理比较妥当,目前只做了判定是否有可用网络和自己服务器是否可达的检测及提示,如果自己服务器不可达,如何知道是服务器自身挂了,还是与dns等客观因素有关。thanks for your time ; )

2017年3月17日 14:28

@CoderWang 看返回的错误信息可以知道了,DNS劫持有些App会使用httpDNS解决。

[…] 哪些算是基础知识?怎么样算项目质量高、开发效率快呢?我也说不清楚,这可以参考 bang 大神的文章:iOS 开发技术栈与进阶 […]