Swift和Objective-C混编在有赞移动的实践

一、概述

随着 Xcode 11、Swift 5.1 的正式发布,Swift 目前已经实现了 ABI 稳定及模块稳定,语法及实现也比以往更加成熟稳定,所以我们在微商城和零售等业务线中尝试使用 Swift 开发部分业务,并在二方库中进行混编开发,在此我们将一些混编经验分享出来。

二、现状

同一工程内的混编,通常来讲有两种方式:

1、在宿主工程利用桥接文件(Bridging-Header.h)进行混编

  • Swift 访问 Objective-C 只需要在桥接文件中(Bridging-Header.h)中导入需要暴露给 Swift 模块的 Objective-C 类,即可在 Swift 中访问相应 Objective-C 的类和方法
  • Objective-C 访问 Swift 在 Objective-C 类中导入 ProductName-Swift.h,即可访问 Swift 中暴露给 Objective-C 的类和方法

2、利用 cocoapods 包管理工具,进行二/三方库混编

  • Swift 访问 Objective-C 用 Swift Module 系统,需要用到的 Objective-C 类用 import xxx 进行引用,即可在 Swift 中访问相应的 Objective-C 的类和方法
  • Objective-C 访问 Swift 在 Objective-C 类中导入 ProductName-Swift.h,即可访问 Swift 中暴露给 Objective-C 的类和方法

由于我们目前的业务比如商品模块、消息模块、资产模块等都是利用 cocoapods 进行模块化管理,制作成了二方库,供微商城、零售、精选等业务线使用,不建议在宿主工程直接使用 Swift 文件进行业务开发,业务代码应该放到相应的业务模块中去,因此我们将 Swift 代码放入二/三方库中,进行混编。

三、Module 系统

3.1 LLVM Module 系统

讲到混编方案,就不得不提,苹果在 2012 年 11 月提出 LLVM 的 Module 系统,简单讲就是用树形的结构化的描述来取代以往 #include ,例如传统的 #include 现在变成 importstd.io

这样做的主要意义是:

  • 语义上完整描述了一个框架的作用
  • 提高编译时的可扩展性,同一模块只需编译或导入一次,避免了头文件的多次引用、解析
  • 减少碎片化,每个模块只处理一次,环境的变化不会导致不一致

3.2 modulemap 文件

modulemap 文件就是对一个框架,一个库的所有文件的结构化描述。默认文件名是 module.modulemap 关于 LLVM module系统更加详细的内容,可以参考Clang 官方文档

3.3 Swift Module

苹果为 Swift 设计了 SwiftModule。SwiftModule 可以将 Swift 解析后生成对应的 modulemap 和 umbrella.h 文件,SwiftModule 增加对编译器版本的依赖,编译产物与编译器 和 Swift 版本有关。如果想要实现 Swift 和 Objective-C 的互相访问,需要 Objective-C 库,以及对应的 umbrella.h 和 modulemap 支持。其中动态库 framework 是 Xcode 支持配置并生成 header,静态库 .a 需要自己编写对应的 umbrella.h 和 modulemap。即库之间无论何种语言实现,均需要封装为 LLVM Module 来相互访问。

LLVM Module 作为苹果公司提出的特性,已经被 Swift 完全采用,在其基础上建立自己的模块系统,当我们结合 Cocoapods 的 use_modular_headers! 配置将三方库构建成静态库,或者 use_frameworks! 配置将三方库构建成动态库时,在编译产物中都会生成一个 modulemap 和 module umbrella.h 文件

可以在 Swift 文件这样引用该模块

3.4 use_ modular_ headers!

该特性是 Cocoapods 1.5.0 引入的配置,目的是为了满足 Xcode 9 以后支持的 Swift Static Libraries ,将 Swift Pods 构建成为静态库

  • 如果你的 Swift Pod 依赖于 Objective-C,那么你需要为这个 Objective-C 库启用 modular_headers
  • 对于 pod 开发者可以在 podtargetxcconfig 内添加 ’DEFINES_MODULE’=>‘YES’,对于使用者在 podfile 内添加 use_modular _headers!
  • 在 podspec 中通过 modular_headers => true 配置特定的 pod

可以参考Cocoapods 官方文档

四、微商城架构调整

基于上面这些背景,微商城结合团队规模和实践,计划使用壳工程和模块同 git 仓库的 Cocoapods development pod 来替代现有的子项目方式封装模块,模块间依赖基于 podspec 和 podfile 中的配置进行管理。并且为了不中断团队工作和持续交付,实行 Long Term Evolution 长期演进的策略。有关 development pod 可以参考Cocoapods 官方文档。

微商城项目初期:

所有模块均依赖 common 模块,同时所有模块也依赖了 Cocoapods 的二/三方库;在新架构中,common 被封装为 development pod, 并在 podspec 中声明依赖。

调整后,原有的子项目通过头文件暴露的方式仍旧可以访问和依赖,模块间的 Router 和 BeeHive/Bifrost 模块管理也都支持,即该过程对于需求开发团队是无痛的。

最终所有的 development pod 通过 Podfile 集成进壳工程,同时 Podfile 中增加 use _\modular_headers! ,要求 Cocoapods 使用静态库集成并生成对应 modulemap 等 support file。我们在周会上和大家同步了如何将原有的 Xcode 子项目模块迁移到 development pod ,简言之分为三个部分,声明源码,声明资源文件,声明依赖和其他配置,具体 podspec 文档可以参考Cocoapods 官方文档。

最终整体架构如下所示:

在上述版本交付并合并到 master 后,经过完整测试,大家的开发体验没有改变。之后将业务模块也拆分为 development pod ,单个业务模块直接依赖 common pod。在迁移过程中,可以先依赖 common 以实现对二/三方库的依赖。随业务迭代,单业务 development pod 也逐渐理清自身真实的依赖,最终可以把自己的依赖写入 podspec。

五、二方库混编

关于二方库混编方案,我们整个有赞移动业务都是用 Cocoapods 来管理二/三方库,声明 use _modular_headers! 将 Swift pods 构建成静态库,目前已经在消息业务模块中已经实践成功,在线上的状况稳定。在此总结了一些混编方案所能遇到的问题。

5.1 Framework targets 不支持 Bridging-Header

通常来讲混编的时候需要在工程中创建 Swift 文件时候,Xcode 会问询是否创建 Bridging-Header 文件,点击是,系统会帮你创建一个 Bridging-Header,你可以将需要引用的 Objective-C 模块的头文件放在里面,然后你可以在 Swift 模块用 Objective-C 的类。但是编译器是不允许在 Framework 中创建 Bridging-header,因此在二/三方库中,我们不能使用桥接文件的方式进行混编 Objective-C 代码的引用,需要用 Swift Module 进行模块间的引用。

5.2 模块引用

引用其他 Objective-C 二方库需要增加命名空间(Namespace),否则会报错找不到文件 Swift 的命名空间是以模块划分的,一个模块表示一个命名空间。开发时,默认添加到主 target 的内容是同处于同一个命名空间的;如果用 Cocoapods 导入的第三方库,是以一个单独的 target 存在,不会存在命名冲突。但如果以源码的方式导入工程,很可能发生命名冲突,所以为了安全起见,第三方库都会使用命名空间这种方式来防止冲突。

5.3 C++ 混编

Objective-C 是 C++ 的超集,就如同 Objective-C 是 C 的超集,在OS X 上同时被 GCC 和 Clang 支持编译,.mm 是 Objective-C++ 的默认后缀名,Xcode 的编译器可以识别。在.mm 文件中,Objective-C 代码和 C++ 代码都可以正常编译运行。在消息业务模块中中引用了 WCDB 这个 Objective-C++ 的库,因此在引用的时候要将引用到的 WCDB.h 头文件中的类文件的 .h 改成 .mm。

5.4 链接错误

我们将上述工作做完后引入到宿主工程中,进行编译的时候会出现链接错误,不要担心,那是因为宿主工程中缺少 Swift 的某些系统库,在宿主工程中建立一个 Swift 文件方可解决。

5.5 Swift 调用 Objective-C

将 Swift 模块文件中,用import xxx 的形式进行模块的引用,包括 Objective-C 的二/三方库

5.6 Objective-C 调用 Swift

  • Swift 类中将需要暴露给 Objective-C 模块引用的类,用 public 申明
  • Swift 类中需要暴露给 Objective-C 的方法要用关键字 @objc
  • 在 Objective-C 类中引用 ProductName-Swift.h 头文件即可引用暴露给 Objective-C 的 Swift 的类和方法

5.7 pod spec lint 验证和发布

在 pod spec lint 验证和 pod repo push 发布命令中增加 --use–modular-headers 关键字,否则验证发布不通过

以上是在二方库混编中遇到的一些问题,以供大家参考和探讨。

六、优势

  • Swift中二进制库的数量逐年攀升,直到iOS13 已经有141个,Foundation 中的许多系统类已经由 Swift 库实现
  • ABI 稳定,(iOS12.2系统以上)不增大包体积
  • Cocoapods 声明 use_modular_headers! 构建 Swift 静态库,不影响启动速度

七、总结

目前微商城项目已经进行了混编项目开发,比如学习中心模块是一个纯 Swift 的二方库,而消息业务模块则是一个 Swift 和 Objective-C 混编的二方库,我们后面会进行越来越多的模块开发用混编的这种形式,新的模块采用 Swift 代码,老的业务还是 Objective-C 不动这种方案。随着 Swift 越来越主流,很多大厂的 App 都用该语言进行开发,但是不能一蹴而就全部将 Objective-C 转成 Swift,而是有很长一段时间都是混编的形式存在,希望该篇文章能够对想进行混编方案的开发者提供一定的参考。

参考文献:

  • Swift 官方文档:

https://swift.org/blog/swift-5-released/

  • Clang 官方文档:

https://clang.llvm.org/dObjective-Cs/Modules.html

  • CocoaPods 官方文档:

https://guides.cocoapods.org/making/making-a-cocoapod.html

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  • 本文为 InfoQ 中文站特供稿件
  • 首发地址https://www.infoq.cn/article/HAVxxNIyNGjqG5Ss0qtD
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