基于ReSwift和App Coordinator的iOS架構

作者：劉先寧 2017-08-31 11:08:53

開發開發工具

本文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，其復雜性在哪里?

一、iOS架構漫談

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)

隨著系統的復雜，把功能進行細化，把整合View展示數據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)

隨著系統的更加復雜，把路由的職責，獲取數據的職責也獨立出去，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，其復雜性在哪里?

二、iOS應用的開發復雜度

對于一個iOS應用來說，其開發的復雜性主要體現在三個方面：

1. 復雜界面設計的實現和樣式管理

iOS App最終呈現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在開發過程中可能出現大量的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，經過這樣的拆分之后，其可能出現的路由有以下幾種：

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和業務之間纏繞不清的相互耦合。

3. 應用狀態管理

一個iOS應用本質上就是一個狀態機，從一個狀態的UI由User Action或者API調用返回的Data Action觸發達到下一個狀態的UI。為了準確的控制應用功能，開發者需要能夠清楚的知道：

應用的當前UI是由哪些狀態決定的?
User Action會影響哪些應用狀態?如何影響的?
Data Action會影響哪些應用狀態?如何影響的?

在MVC，MVVM，VIPER的架構中，應用的狀態分散在Model或者Entity中，甚至有些狀態直接保存在View Controller中，在跟蹤狀態時經常需要跨越多個Model，很難獲取到一個全貌的應用狀態。另外，對于Action會如何影響應用的狀態跟蹤起來也比較困難，尤其是當一個Action產生的影響路徑不同，或最終可能導致多個Model的狀態發生改變時。這兒的復雜性主要體現在治理分散的狀態，以及管理不統一的狀態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的某些小細節處，不會增加系統整體規劃的復雜度，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，這兒就不再贅述。

2. 使用App Coordinator統一管理應用路由

應用的路由主要分為App間路由和App內路由，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：

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映射到內部路由中。這部分只需要增加一個URL Scheme或Universal Link對應到App內路由的處理邏輯即可。

(2) App內路由

對于內部路由，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：

自己界面內的子UIView組織;
接收數據并把數據綁定到對應的子UIView展示;
把界面上的user action轉換為業務上的user intents，然后轉入App Coordinator中進行業務處理。

通過引入AppCoordinator之后，UI和業務邏輯被拆分開，各自處理自己負責的邏輯。在iOS應用中，路由的底層實現還是UINavigationController提供的present，push，pop等函數，在其之上，iOS社區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跳轉和業務邏輯一起抽象為user intents(用戶意圖)，對于開發者具體使用什么樣的方式實現的跳轉邏輯并沒有限制，而路由的實現方式在一個應用中的影響范圍非常廣，切換路由的實現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的具體實現和ViewController之間抽象一層Protocols，把UI和業務邏輯的實現徹底抽離開。經過這層抽象之后，路由關系變化如下：

經過App Coordinator統一處理路由之后，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和業務邏輯的抽離也增加了業務代碼的可復用性，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定義與實現的分離，UI和業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的Coordinator，或者不同版本的ViewController即可。

3. 使用ReSwift管理應用狀態

前面提到引入App Coordinator之后，ViewController剩下的職責之一就是“接收數據并把數據綁定到對應的子UIView展示”，這兒的數據來源就是應用的狀態。它山之石，可以攻玉，不只是iOS應用有復雜狀態管理的問題，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. 只要App State一樣，應用的展現就是一樣的。
Store: 保存App State的對象，其還負責發送Action更新App State。
Action: 表示一次改變應用狀態的行為，其本身可以攜帶用以改變App State的數據。
Reducer: 一個接收當前App State和Action，返回新的App State的小函數。

在這個機制下, 一個App的狀態轉換如下：

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
業務操作 -> 產生Action -> Reducer接收Action和當前App State產生新的AppState -> 更新當前State -> 通知UI AppState有更新 -> UI顯示新的狀態 -> 下一個業務操作……

在這個狀態轉換的過程中，需要注意，業務操作會有兩類：

無異步調用的操作，如點擊界面把界面數據存儲到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，數據返回之后再存儲到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新的Action。

整個App的狀態變換過程如下：

無異步調用操作的狀態流轉

有異步調用操作的狀態流轉

經過ReSwift統一管理應用狀態之后，App開發可以得到如下好處：

統一管理應用狀態，包括統一的機制和唯一的狀態容器，這讓應用狀態的改變更容易預測，也更容易調試。
清晰的邏輯拆分，清晰的代碼組織方式，讓團隊的協作更加容易。
函數式的編程方式，每個組件都只做一件小事并且是獨立的小函數，這增加了應用的可測試性。
單向數據流，數據驅動UI的編程方式。

四、整理后的iOS架構

經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

上面已經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需要的數據及該數據的格式?
該ViewController需要支持哪些業務操作?

以***個頁面為例：

class SearchSceneViewController: BaseViewController {     
  //定義業務操作的接口     
  var searchSceneCoordinator:SearchSceneCoordinatorProtocol?     
  //子組件     
  var searchView:SearchView?

//該UI接收的數據結構     
private func update(state: AppState) {         
  if let searchCriteria = state.property.searchCriter   {             
  searchView?.update(searchCriteria: searchCriteria)        }    }?     
//支持的業務操作     
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，組件內命名更組件化，不應包含業務含義。

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起來，根據業務邏輯完成User Journey。

2. 第二步：構建App Coordinators串聯所有的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為每個ViewController定義好對應的CoordinatorProtocol，也會在這一步中實現

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之間就已經按照業務邏輯串聯起來了。下一步就是根據業務邏輯，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，需要根據業務定義出整個App的State，定義State的方式可以從業務上建模，也可以根據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<AppState>(     
  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，接收數據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StoreSubscriber的newState方法

class SearchSceneViewController: StoreSubscriber {     
  ......     
  override func newState(state: AppState) {         
    self.update(state: state)         
    super.newState(state: state)     
  }     
  ...... 
}

經過綁定之后，每一次的AppState修改都會通知到ViewController，ViewController就可以根據AppState中的內容更新自己的UI了。

(3) 定義Actions和Reducers實現App State更新機制

綁定好UI和AppState之后，接下來就應該實現改變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中根據業務邏輯把對應的Action分發出去, 如果有異步請求，還需要使用ActionCreator來請求數據，然后再生成Action發送出去

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，并根據自己的業務邏輯和當前App State的狀態生成一個新的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應用架構之爭持續多年，筆者也參與了公司內外的多場討論，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51CTO專欄作者“ThoughtWorks”的原創稿件，微信公眾號：思特沃克，轉載請聯系原作者】

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責任編輯：趙寧寧來源： 51CTO專欄

iOS 架構 ReSwift App Coordinator

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基于ReSwift和App Coordinator的iOS架構