Úvod do vývoje pro platformu iOS

Kuba Břečka @kubabrecka www.iosak.cz

Struktura• Dnešní přednáška – 24.4.2014

• Úvod do vývoje pro platformu iOS (135 min)

• Zítřejší workshop – 25.4.2014

• Efektivní vývoj vzdělávacích aplikací pro iOS (4x 90 min)

• praktické programování jednoduché aplikace od nuly

Obsah přednášky• Co je iOS, iPhone, iPad

• Programovací jazyk Objective-C

• IDE Xcode a iOS SDK

• Stavební bloky iOS aplikace

• Typické návrhové vzory a metodika

• App Store, iTunes Connect

Podíl v ČROstatní

9 %Windows Phone

5 %

Symbian 8 %

iOS 11 %

Android 67 %

data: srpen 2013, využití internetu ze smartphonu zdroj: Lupa.cz / Mobile Internet Forum / Seznam.cz http://www.lupa.cz/clanky/mobile-internet-forum-2013-uzivatele-utesene-rostou-nasledovat-by-mely-i-penize/

Podíl v USAOstatní

7 %

iOS 41 %

Android 52 %

data: únor 2014, aktivně používané smartphony zdroj: TheNextWeb/comScore

http://thenextweb.com/mobile/2014/04/04/comscore

Počty stažení a tržby

data: Q1 2014, počet stažení a obrat zdroj: AppAnnie

http://blog.appannie.com/app-annie-index-market-q1-2014/

“Uživatelů iPhonu je v ČR sice výrazně méně než uživatelů Androidu, ale o to více jsou slyšet v médiích. Kdo má iPhone, ten o tom rád mluví.” (volná citace)

Petr Dvořák (Inmite), mezi řečí ve výtahu

Ekosystém iOS• Apple – výrobce zařízení, dohled nad aplikacemi

• App Store – distribuční kanál aplikací

• iOS – operační systém pro iPhone, iPod Touch, iPad a Apple TV

• iPhone – mobilní telefon, iPad – tablet

• uživatelé – “vyšší” třída, nároční, ochotní platit

• Xcode, iOS SDK – nástroje pro vývojáře

Dnešní iOS zařízení• iPhone 5S

• GSM/3G/4G, retina displej, dual-core CPU, 1 GB RAM, multi-touch, gyroskop, akcelerometr, kompas, GPS, GLONASS, 2 fotoaparáty/kamery, …

• iOS 7 – 87% zastoupení

• App Store, Siri, App Store, iTunes, PassBook, FaceTime, Maps, Mobile Safari, Game Center, iMessage, Push notifications, sandboxing, …

Vývoj aplikací pro iOS• Vývojář potřebuje:

• Mac počítač (iMac, MacBook, Mac Mini, Mac Pro)

• Poslední Mac OS X (zdarma)

• Fyzické iOS zařízení

• Vývojářskou licenci ($99 ročně) – bez ní nelze testovat/ladit na fyzickém zařízení, jen v simulátoru

• Xcode (zdarma v Mac App Storu)

Xcode• Primární vývojové prostředí

• editor kódu, správa projektu, editor GUI, debugger, simulátor, verzování (Git), statická analýza, distribuce do App Storu, …

• Je aktivně vyvíjený Applem, aktualizace s novými iOS verzemi, integrace novinek z iOS

• Pouze pro OS X

• Alternativa: AppCode od JetBrains (ale stejně vyžaduje Xcode)

Demo Xcode, build&run, iOS simulator, interface

builder

Programovací jazyk Objective-C

• Rozšíření jazyka C (a není to C++)

• platný kód v C je platný i v Objective-C

• velmi často se toho využívá, např. existují některá API od Applu, která mají jen C-čkové rozhraní

• Objektově orientovaný jazyk

• třídy, metody, vlastnosti, instance, dědičnost, …

• přípona .m

Třídy v Objective-C• Hlavičkový soubor MyStack.h:

#import <Foundation/Foundation.h> !@interface MyStack : NSObject !- (void)push:(int)number; - (int)pop; !@end

• Implementace, MyStack.m:

#import "MyStack.h" !@implementation MyStack !- (void)push:(int)number { ... } !- (int)pop { ... } !@end

Metody

• Metoda má hlavičku (signaturu) a tělo: - (void)method:(int)parameter { int x = parameter + 10; printf("%d", x); }

• Uvnitř těla metody je kód, třeba jakýkoliv kód v C

Použití objektu• Vytvoření objektu: MyStack *mystack = [MyStack new];

• Volání metody: [mystack push:10];

• Vytvoření objektu pomocí statické metody “new” vrátí ukazatel (referenci) na nový objekt

• Na tomto objektu pak lze volat metody (instanční)

• Všechny objekty jsou dynamicky alokované

Základní třídy• Prakticky všechny vestavěné třídy mají prefix (2-3

písmena), NS = NextStep, neexistují jmenné prostory

• Framework = knihovna, která exportuje nějaké třídy

• NSObject, NSArray, NSString, NSData, NSDate, NSURL, NSValue, NSDictionary

• základní třídy jsou immutable, pak existují jejich mutable varianty:

• NSMutableArray, NSMutableString, NSMutableData

Zkrácené konstruktory• @"hello world" – vytvoří NSString

• @(10), @(3.14) – vytvoří NSNumber

• @[a, b, c] – vytvoří NSArray (a,b,c musí být platné objekty)

• @{ @“email”: a, @“password”: b } – vytvoří NSDictionary (a,b musí být objekty), indexy nemusí být jen NSStringy, ale musí to být objekty

Práce s polem NSMutableArray *array = [NSMutableArray new]; [array addObject:@"hello"]; [array addObject:@"world"]; for (int i = 0; i < array.count; i++) { NSLog(@"%@\n", array[i]); }

• array.count je zkratka za volání [array count]

• array[i] je také zkratka za volání metody

• NSLog(@“format-string”, …) je výpis do konzole

• specifikátor %@ umí vypsat obsah objektu

C a Obj-C• Lze volat C-čkové funkce (a používá se to!)

• NSLog

• Lze používat C-čkové primitivní typy a struktury

• int, float, CGPoint (= struktura se dvěma floaty x, y)

• Lze používat pointery (ale to se nepoužívá)

• Reference na objekty jsou sice technicky pointery, ale logicky něco zcela jiného

• Program začíná C-čkovou funkcí “main”

Víceparametrové metody

• Deklarace: - (void)insertNumber:(int)number atIndex:(int)index;

• Volání: [mystack insertNumber:10 atIndex:5];

• Proměnný počet parametrů: [NSString stringWithFormat:@"%d %d %d", 10, 20, 30]

Vlastnosti a instanční proměnné

• Vlastnosti lze definovat pouze v interface (ne v implementaci) třídy:

!@interface MyStack : NSObject !@property NSMutableArray *storage; @property int numberOfItems; !- (void)push:(int)number; - (int)pop; !@end

• Vlastnosti mohou mít modifikátory, dnes se použítá zřídka: @property (weak) id<UIApplicationDelegate> delegate;

Vlastnosti a instanční proměnné

• Definice vlastnosti ve skutečnosti vytvoří getter, setter a instanční proměnnou:

!@property NSMutableArray *storage;

• Vytvoří getter s názvem “storage”, setter s názvem “setStorage” a instanční proměnnou “_storage”

• lze pak volat:

• [obj storage] – zkráceně obj.storage

• [obj setStorage:…] – zkráceně obj.storage = …

Instanční proměnné

• Lze definovat v interfacu i v implementaci: @interface MyClass : NSObject { int a; NSString *b; } !... !@end

• Dnes se moc nepoužívá, preferuje se @property

Konstruktory a inicializátory• [NSString new]

• [[NSString alloc] init]

• [[NSString alloc] initWithString:@“abc”]

• [NSMutableString string]

• [NSString stringWithFormat:@“%d”, 10]

• [NSString stringWithCString:”c-string” encoding:NSUTF8StringEncoding]

• [[NSString alloc] initWithCString:”c-string” encoding:NSUTF8StringEncoding]

Další klíčová slova• id = libovolný typ objektu

• nil = ukazatel na “žádný” objekt (obdoba NULL)

• self = aktuální objekt, jako “this” z jiných jazyků, super = objekt nadtřídy

• BOOL = dvouhodnotový typ (není to objekt)

• hodnoty jsou YES a NO

• NSInteger, CGFloat, … – typedefy na hodnotové typy (také nejsou objekty)

• konstruktor [MyClass new] je zkratka za volání:

• [[MyClass alloc] init] – alloc alokuje paměť, init je inicializátor

@interface MyStack : NSObject !@property NSMutableArray *storage; !- (void)push:(int)number; - (int)pop; !@end !———————————————————————————————————————————————————————— !@implementation MyStack !- (void)push:(int)number { if (! self.storage) self.storage = [NSMutableArray new]; NSNumber *objectNumber = @(number); [self.storage addObject:objectNumber]; } !- (int)pop { NSNumber *objectNumber = [self.storage lastObject]; [self.storage removeLastObject]; return [objectNumber intValue]; } !@end

@interface MyStack : NSObject !@property NSMutableArray *storage; !- (void)push:(int)number; - (int)pop; !@end !———————————————————————————————————————————————————————— !@implementation MyStack !- (id)init { self = [super init]; if (self) { self.storage = [NSMutableArray new]; } return self; } !- (void)push:(int)number { ... } !- (int)pop { ... } !@end

@interface MyStack : NSObject !- (void)push:(int)number; - (int)pop; !@end !———————————————————————————————————————————————————————— !@interface MyStack () !@property NSMutableArray *storage; !@end !@implementation MyStack !- (id)init { self = [super init]; if (self) { self.storage = [NSMutableArray new]; } return self; } !... !@end

Dokumentace

• StackOverflow je váš přítel

• http://www.raywenderlich.com/tutorials

• https://developer.apple.com/library/

Foreach

• for…in přes kontejnery podporující “fast enumeration”

! NSArray *array = @[@1, @2, @3]; for (NSNumber *number in array) { NSLog(@"%@", number); }

• Může podporovat i vaše třída

Co Obj-C nemá

• Nemá jmenné prostory (namespaces)

• Nemá generika a typované kontejnery

• Nemá vícenásobnou dědičnost

• Nemá šablony

• Nemá overloading metod

Třídy a typování• Veškerá volání metod (včetně přístupů přes tečku)

jsou dynamická/virtuální a až za běhu je nalezena příslušná implementace (late-binding)

• Na objektu typu “id” lze volat libovolnou známou metodu

!! NSArray *array = @[@"a", @"b"]; id untypedObject = array; // ok [untypedObject count]; // ok NSDictionary *wronglyTypedObject = untypedObject; // ok [wronglyTypedObject count]; // ok [wronglyTypedObject objectForKey:@"key"]; // crash

Kategorie• Způsob, jak do nějaké třídy přidat další metody:

!@interface NSString (MyStringExtraFeatures) !- (NSString *)MD5hash; !@end

• Pak lze volat [@“hello” MD5hash]

• Bezejmenné kategorie (class extension) umí navíc přidávat vlastnosti, ale jen pro vlastní třídy:

!@interface MyStack () @property NSMutableArray *storage; @end !@implementation MyStack ... @end

Protokoly• protokol je něco jako interface, třídy mohou protokol(y)

implementovat, mohou mít “volitelné” metody: !@protocol MyProtocol <NSObject> !- (void)requiredMethod; !@optional - (void)optionalMethod; !@end

• Použití protokolu: !@interface MyStack : NSObject<MyProtocol> ... @end

Slovník• Selektor = název metody

• - (void)insertObject:(id)anObject atIndex:(NSUInteger)index;

• selektor je insertObject:atIndex:

• Zaslání zprávy = volání metody = vyvolání selektoru na objektu

• zaslání zprávy objektu “nil” je v pořádku a neudělá nic

• Protokol = interface

• Třída vyhovuje protokolu (class conforms to protocol) = třída implementuje interface

• Neformální protokol = všechny metody jsou optional (typicky u delegátů)

Memory management• Objective-C nemá garbage collector

• V novodobém Objective-C funguje ARC, Automatic Reference Counting

• předtím se reference počítaly manuálně

• kompilátor počítá reference, přiřazení objektu do proměnné nebo přidání do pole zvýší o jedna, a naopak; není-li žádná reference, objekt se uvolní

• retain cycle … kruhové reference jsou problém a programátor je musí řešit: weak references

Bloky

• Blok = anonymní funkce + uzávěr (closure), tj. umí si sáhnout do vnějšího rozsahu (scope)

• Velice šikovné pro asynchronní programování, notifikace o událostech, animace, …

id object = ...; dispatch_async(queue, ^{ doSomethingWithObject(object); });

Popisné názvy metod• -[NSDictionary isEqualToDictionary:]

• -[NSString hasPrefix:]

• - (void)application:(UIApplication *)application didReceiveRemoteNotification:(NSDictionary *)userInfo

• -[UIButton setTitle:forState:] [UIColor colorWithRed:0.5 green:1.0 blue:0.0 alpha:1.0]

Konvence• Prefix velkými písmeny (2-3): XYZ

• Názvy tříd a protokolů: MyCustomButton, XYZRedButton, NSCoding

• Názvy delegátů se slovem “Delegate”: UIApplicationDelegate

• názvy metod popisně: -[UIView insertSubview:atIndex:]

• názvy vlastností camelCasem: @property NSString *fileType;

• události s “did” nebo “will”:

• -[UIApplicationDelegate applicationDidFinishLaunching:]

• -[UIApplicationDelegate application:didReceiveRemoteNotification:]

Demo Objective-C, třídy, metody, práce s objekty

MVC• Návrhový vzor Model-View-Controller

• rozdělení kódu a odpovědnosti

• Model = vaše třídy, případně Core Data

• data, business logic, práce s databází, …

• View = UIView a jejich potomci, hierarchické uspořádání (každé UIView může mít subviews)

• vykreslování, přeposílání interakce od uživatele ke kontroleru

• Controller = UIViewController a jejich potomci, hierarchie (každý UIViewController může mít child view controllers)

MVC v iOS

• Aplikace se spustí s jedním objektem UIWindow, ten má vlastnost rootViewController

• Každý UIViewController má své “view”, tj. všechno co se má v dané obrazovce zobrazit

• Typicky jedna obrazovka = jeden kontroler = jedna poděděná třída od UIViewController

Kontejnerové kontrolery

• UINavigationController

• umí dělat přechody “push” a “pop”

• UITabBarController

• umí přepínat mezi několika kontrolery

Interface Builder• Vizuální editor UI, integrovaný do Xcode

• editor atributů pro každý element (view, controller, …)

• drag&drop komponent

• obvykle není problém s absolutním pozicováním

• na iPhone existují jen 2 velikosti displeje, šířka je vždycky 320

Storyboardy

• Více obrazovek v jednom editoru

• Obdoba wireframe diagramů, ale lze implementovat skutečné UI

• Pěkně zobrazuje přechody mezi obrazovkami a kontejnerové kontrolery

Demo Interface Builder, storyboards

UIKit a Objective-C• UIView = obdélník (rozměry a pozice) dané barvy (může

být průhledná), může v sobě obsahovat další UIView objekty

• všechny ostatní UI elementy jsou poděděné od UIView

• CGRect = struktura obsahující x,y,width,height

• veškeré jednotky se udávají v bodech (CGFloat)

• na ne-retina zařízeních 1 bod = 1 pixel

• na retina zařízeních 1 bod = 2 pixely

Základní frameworky• Foundation.framework

• základní podpora jazyka Objective-C

• UIKit.framework

• všechny vizuální elementy, UIButton, UILabel, UIView, UIImageView, …

• kontrollery, UIViewController, …

• gesture recognizers, UIColor, …

• CoreGraphics.framework (C-čkové API)

• využíván UIKitem (UIKit je vlastně jen high-level nadstavba nad CG)

• CGPoint, CGRect, CGFloat, práce s obrázky, přechody, fonty, …

iOS simulátor• Velice rychlý (spuštění aplikace trvá vteřinu),

plynulé animace a skrolování

• Není to emulátor, nepoužívá virtuální stroj

• jen několik omezení oproti skutečnému zařízení

• nemá App Store, nefungují push notifikace, …

• simulace GPS pozice, HW klávesnice, externího dipleje, …

Delegáty• Návrhový vzor pro notifikace o událostech ale i pro jiné

účely

• UIApplication má delegáta (váš vlastní objekt), který dostává oznámení o událostech (třeba když aplikace přejde do pozadí):

!@implementation AppDelegate !- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions { ... } - (void)applicationWillResignActive:(UIApplication *)application { ... }

Singleton• Návrhový vzor, chceme mít pouze jedinou

instanci dané třídy přístupnou odkudkoliv

• Hodí se pro databázi, pro služby na pozadí (např. geolokace)

• V mnoha jazycích považováno za anti-pattern, v iOS se naopak vyskytuje velice často

NSFileManager *manager = [NSFileManager defaultManager]; [manager currentDirectoryPath];

Režimy aplikace

• Aplikace neukončuje uživatel ale systém

• Operace “na pozadí” jsou omezeny

• žádná interakce (UI)

• časové omezení

App Store• od roku 2008, 70% ceny jde vývojáři (plus-mínus),

obchody samostatné pro různé země

• žebříčky, stránka “Featured”, výběry redakce

• Enterprise App Store – firma může mít svůj vlastní App Store pro distribuci svým zaměstnancům

• Aplikace z App Storu jsou digitálně podepsané a šifrované pro konkrétní zařízení (resp. Apple ID)

iTunes Connect• primární nástroj pro nahrávání aplikací do App Storu,

sledování prodejů, podpis smluv s Applem, …

• Proces nahrání aplikace:

• Vytvoření metadat v iTC (popis, screenshoty, …)

• Upload z Xcode

• Čekání na review

• Pokud review dopadne dobře, aplikace je ke stažení

Apple Developer Portal• Pro majitele licence ($99 ročně):

• Přístup k betaverzím iOS a Xcode

• Generování certifikátů, registrování vývojových zařízení, generování profilů, …

• Pro všechny:

• Dokumentace, videa z WWDC a Tech Talks, diskuzní fóra

Další technologie pro iOS• Core Data – ORM

• Core Animation, Core Audio, Core Graphics, Core Image, iCloud, Push Notifications, WebKit, MapKit, GCD, …

• CocoaPods – 3rd party správce knihoven + repozitář

• Reveal – 3rd party runtime debugger pro UI

Bezpečnost iOS zařízení• sandboxing – aplikace nemají technicky možnost dělat

neplechu

• boj proti jailbreaku

• šifrování aplikací

• Keychain

• šifrování souborů – zamknutý iPhone nemá v paměti klíč

• iMessage používá end-to-end asymetrické šifrování

Otázky?&

!

Děkuji za pozornost.

Kuba Břečka@kubabreckawww.iosak.cz