iOS 开发 - 高级 iOS

使用 Swift 进行 iOS 开发 - 高级 iOS 主题

本章深入探讨了构建功能丰富的 iOS 应用程序的关键高级 iOS 功能。我们将涵盖创建多屏应用、导航、使用表格视图 (Table Views) 显示数据列表、数据持久化 (data persistence) 以及基本的网页内容显示 (web content display)。

请仔细阅读每个部分，因为这些概念构成了许多 iOS 应用程序的基础。

多个视图控制器和导航

大多数应用程序由多个屏幕组成。每个屏幕通常由一个 UIViewController（视图控制器）管理。我们将学习如何添加多个视图控制器并在它们之间进行导航 (navigation)。

从一个新项目或现有项目开始。默认情况下，新项目（使用 Storyboard）在 Main.storyboard 中带有一个 UIViewController 场景及其对应的 ViewController.swift 文件。Storyboard 中指向此场景的箭头表示它是初始视图控制器 (initial view controller)，即入口点。

添加第二个视图控制器

1. 打开 Main.storyboard。
2. 打开对象库 (Object Library)（Shift-Command-L）。
3. 搜索 ‘View Controller’ 并将一个新的 View Controller 对象拖拽到 Storyboard 画布上，放在现有视图控制器的旁边。
4. 为此视图控制器创建一个新的 Swift 文件：在项目导航器中右键单击您的项目文件夹 > New File… > 选择 ‘Cocoa Touch Class’ > Next。命名文件（例如，SecondViewController），使其成为 UIViewController 的子类 (subclass)，确保“Language”是 Swift，并取消勾选“Also create XIB file”。点击 Next，然后 Create。
5. 将 Storyboard 场景链接到这个新类：在 Storyboard 中选择新的 View Controller 场景。转到身份检查器 (Identity Inspector)（检查器面板中从右数第三个图标）。在“Class”字段中，输入并选择 SecondViewController。

您现在有了第二个视图控制器场景及其 Swift 类，但还没有办法到达它。

为应用程序添加导航

从一个视图控制器转换到另一个视图控制器通常使用 Storyboard 中的“Segues”（转场）来实现，这些 Segues 通常由 UINavigationController 管理。

使用导航控制器和 Segues

1. 将第一个视图控制器嵌入到导航控制器中：在 Main.storyboard 中选择您的初始视图控制器场景。转到 Xcode 菜单：Editor > Embed In > Navigation Controller。这将在您的第一个视图控制器之前添加一个导航控制器场景，并为您的第一个视图控制器添加一个导航栏 (navigation bar)。
2. 向第一个视图控制器添加一个按钮：将一个 UIButton 拖拽到您的第一个视图控制器的视图上。将其标题设为 ‘Go to Second View’。
3. 创建一个 Segue：按住 Control 键从该按钮拖拽到 SecondViewController 场景。将出现一个弹窗。在“Action Segue”下，选择“Show”。这将创建一个 segue，当按钮被点击时，会将第二个视图控制器推送到导航堆栈 (navigation stack) 上。

运行应用程序。您将看到带导航栏的第一个视图控制器。点击按钮将转换到第二个视图控制器，并且导航栏会自动显示一个“Back”（返回）按钮以返回到第一个视图。

自定义导航栏

选择视图控制器的导航项 (Navigation Item)（它出现在 Storyboard 文档大纲中的导航栏内部，或者通过点击视图控制器场景内的导航栏区域来选择）。在属性检查器 (Attributes Inspector) 中，您可以设置：

• Title：该视图控制器在导航栏中心显示的标题。
• Prompt：标题上方较小的一行文本。
• Back Button：自定义当该视图控制器被推出后，在 下一个 屏幕上出现的返回按钮的文本。

您还可以向导航栏添加 UIBarButtonItems（例如，用于“编辑”、“添加”、“完成”等操作）。从对象库中将一个“Bar Button Item”拖拽到 Storyboard 中的导航栏上。要使其触发 segue，按住 Control 键从该导航栏按钮项拖拽到另一个视图控制器，然后选择“Show”。

表格视图 (UITableView)

UITableView 用于以单列行列表的形式显示数据，这些行可以分组到节 (sections) 中。它对于显示大型数据集非常高效。

我们来创建一个简单的表格视图。创建一个新项目或使用现有的视图控制器。

在 Storyboard 中设置表格视图

1. 从对象库中将一个“Table View”拖拽到您的视图控制器的视图上。使用 Auto Layout 使其填满视图。
2. 原型单元格 (Prototype Cells)：选择表格视图。在属性检查器中，将“Prototype Cells”设置为 1。这会在 Storyboard 中为表格视图添加一个模板单元格 (template cell)。
3. 单元格标识符 (Cell Identifier)：选择“Table View Cell”（可以直接选择，或通过文档大纲选择）。在其属性检查器中，将“Identifier”设置为一个唯一的字符串，例如 ‘MyCell’。此标识符用于在代码中复用单元格 (dequeue cells)。
4. 样式 (Optional)：您可以在属性检查器中更改单元格的“Style”（例如，Basic, Right Detail, Subtitle），以获得预配置的标签布局。

连接数据源和委托

表格视图需要一个数据源 (data source)（提供数据）和一个委托 (delegate)（处理交互和外观）。

1. 在 Storyboard 中：按住 Control 键从表格视图拖拽到其场景顶部的视图控制器图标（黄色圆圈）。选择“dataSource”。重复此操作并选择“delegate”。
2. 在 ViewController.swift 中：遵循协议 (protocols)： class ViewController: UIViewController, UITableViewDataSource, UITableViewDelegate { ... }
3. 为表格视图添加一个 outlet（插座变量）：按住 Control 键从 Storyboard 中的表格视图拖拽到您的 ViewController.swift 文件，并创建一个名为 tableView 的 outlet。

实现必需的 UITableViewDataSource 方法：

// Sample data array
// 示例数据数组
let dataArray = ["Apple", "Banana", "Cherry", "Date", "Elderberry"]

// MARK: - UITableViewDataSource
func tableView(_ tableView: UITableView, numberOfRowsInSection section: Int) -> Int {
    return dataArray.count // Number of rows
    // 行数
}

func tableView(_ tableView: UITableView, cellForRowAt indexPath: IndexPath) -> UITableViewCell {
    // Dequeue a reusable cell
    // 复用一个可重用的单元格
    let cell = tableView.dequeueReusableCell(withIdentifier: "MyCell", for: indexPath)

    // Configure the cell
    // 配置单元格
    let item = dataArray[indexPath.row]
    cell.textLabel?.text = item // Works if cell style is Basic, Left Detail, etc.
    // 如果单元格样式是 Basic、Left Detail 等，则有效。

    return cell
}

在 viewDidLoad() 中，如果未在 Storyboard 中设置，或者您更喜欢在代码中设置，请确保设置了委托和数据源： tableView.dataSource = self tableView.delegate = self 此外，如果您的数据在 viewDidLoad 之后发生变化，您可能需要添加 tableView.reloadData()。

运行应用程序。您应该会看到一个水果列表。对于更复杂的单元格，您需要创建一个自定义的 UITableViewCell 子类。

示例：计时器应用 (使用 Timer)

此应用程序演示了如何使用 Timer 创建一个倒计时 (countdown)。UI 将有一个标签来显示时间，以及用于开始、暂停、重置和调整时间的按钮。

UI 设置 (概念)

1. 导航栏：标题“Egg Timer”。左侧导航栏按钮项 (Left Bar Button Item)“Pause”（例如，系统暂停图标）。右侧导航栏按钮项 (Right Bar Button Item)“Start”（例如，系统播放图标）。
2. 中心标签 (Center Label)：大标签，显示剩余时间（例如，timeLeftLabel）。初始值为“210”。
3. 工具栏 (底部 Toolbar)：
   • 导航栏按钮项 (Bar Button Item)“-10s”。
   • 灵活间隔导航栏按钮项 (Flexible Space Bar Button Item)。
   • 导航栏按钮项“Reset”。
   • 灵活间隔导航栏按钮项。
   • 导航栏按钮项“+10s”。 将这些 UI 元素（标签作为 outlet，按钮作为 action）连接到您的 ViewController.swift。

核心逻辑 (Swift 代码)

import UIKit

class EggTimerViewController: UIViewController {

    @IBOutlet weak var timeLeftLabel: UILabel!
    // Add outlets for buttons if their state needs to change (e.g., enable/disable)
    // 如果按钮的状态需要改变（例如，启用/禁用），请添加 outlet

    var eggTimer: Timer? // Use optional Timer
    // 使用可选的 Timer
    var timerActive = false
    var timeLeft = 210 { // Initial time in seconds
        // 初始时间（秒）
        didSet {
            timeLeftLabel.text = String(timeLeft)
        }
    }

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        timeLeftLabel.text = String(timeLeft)
        // Setup initial button states if needed
        // 如果需要，设置按钮的初始状态
    }

    func processTimer() {
        if timeLeft <= 0 {
            stopTimer(reset: false) // Stop but don't reset automatically
            // 停止但不自动重置
            timeLeftLabel.text = "Done!"
            // Optionally play a sound or show an alert
            // 可选：播放声音或显示提示框
            return
        }
        timeLeft -= 1
    }

    func startTimer() {
        if !timerActive {
            timerActive = true
            // Invalidate existing timer before starting a new one
            // 在启动新计时器之前使现有计时器失效
            eggTimer?.invalidate()
            eggTimer = Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 1.0, repeats: true) { [weak self] _ in
                self?.processTimer()
            }
            // Update button states (e.g., disable Start, enable Pause)
            // 更新按钮状态（例如，禁用 Start，启用 Pause）
        }
    }

    func stopTimer(reset: Bool) {
        timerActive = false
        eggTimer?.invalidate()
        eggTimer = nil
        if reset {
            timeLeft = 210
        }
        // Update button states (e.g., enable Start, disable Pause)
        // 更新按钮状态（例如，启用 Start，禁用 Pause）
    }

    // MARK: - IBActions
    @IBAction func startTimerButtonTapped(_ sender: Any) {
        startTimer()
    }

    @IBAction func pauseTimerButtonTapped(_ sender: Any) {
        stopTimer(reset: false)
    }

    @IBAction func subtractTimeTapped(_ sender: Any) {
        if timeLeft > 10 {
            timeLeft -= 10
        } else {
            timeLeft = 0 // Prevent going below zero
            // 防止时间小于零
        }
        if timeLeft == 0 && timerActive { // If timer was active and reached 0
            // 如果计时器处于活动状态并且达到 0
            processTimer() // To trigger "Done!" state
            // 以触发“完成！”状态
        }
    }

    @IBAction func resetTimerTapped(_ sender: Any) {
        stopTimer(reset: true)
    }

    @IBAction func addTimeTapped(_ sender: Any) {
        timeLeft += 10
    }
}

现在 Timer.scheduledTimer 方法通常使用基于 block 的方式作为其操作 (action)，它可以弱引用 self 以避免保留环 (retain cycles)。#selector 方法仍然有效，但需要 @objc 方法。

将数据存储到本地存储

应用程序通常需要在设备本地保存数据。两种常见的方法是 UserDefaults（用于存储少量数据，如设置）和 Core Data（用于存储更大、结构化的数据集）。

UserDefaults

UserDefaults 是一个简单的键值存储，非常适合存储用户偏好设置或简单的应用程序状态。

// Get the standard UserDefaults instance
// 获取标准的 UserDefaults 实例
let defaults = UserDefaults.standard

// Set values
// 设置值
defaults.set("John Doe", forKey: "userName")
defaults.set(25, forKey: "userAge")
defaults.set(true, forKey: "isUserLoggedIn")

// Get values (provide default if key doesn't exist or type mismatch)
// 获取值（如果键不存在或类型不匹配，则提供默认值）
let userName = defaults.string(forKey: "userName") ?? "Guest"
let userAge = defaults.integer(forKey: "userAge") // Defaults to 0 if not found
// 如果未找到，默认为 0
let isLoggedIn = defaults.bool(forKey: "isUserLoggedIn") // Defaults to false
// 默认为 false

// To save immediately (optional, system does it periodically)
// 立即保存（可选，系统会定期执行）
// defaults.synchronize() // Less needed in modern iOS, but can be used.
// 在现代 iOS 中不太需要，但仍可使用。

Core Data

Core Data 是一个强大的对象图和持久化框架。它允许您对结构化数据进行建模、保存和检索。

1. 项目设置 (Project Setup)：创建新项目时，勾选“Use Core Data”复选框。这会在 AppDelegate.swift 中添加一个 .xcdatamodeld 文件和用于 Core Data 堆栈 (NSPersistentContainer) 的样板代码 (boilerplate code)。
2. 数据模型 (Data Model)：打开 .xcdatamodeld 文件。点击“Add Entity”创建一个表（例如，“User”）。选择实体并添加“Attributes”（列，例如类型为 String 的 name，类型为 Integer 16/32/64 的 age）。
3. 访问上下文 (Accessing the Context)：AppDelegate 中的 NSPersistentContainer 提供了 viewContext，它是您处理托管对象 (managed objects) 的工作区 (scratchpad)。

import UIKit
import CoreData

// Assuming 'User' entity with 'name' (String) and 'creationDate' (Date) attributes
// 假设存在 'User' 实体，包含 'name' (String) 和 'creationDate' (Date) 属性

// Get the AppDelegate and NSManagedObjectContext
// 获取 AppDelegate 和 NSManagedObjectContext
guard let appDelegate = UIApplication.shared.delegate as? AppDelegate else {
    // Handle error appropriately
    // 进行适当的错误处理
    return
}
let context = appDelegate.persistentContainer.viewContext

// Saving Data
// 保存数据
func saveNewUser(name: String) {
    // Create a new User managed object
    // 创建一个新的 User 托管对象
    // If you've generated NSManagedObject subclasses (Editor > Create NSManagedObject Subclass...):
    // 如果您已经生成了 NSManagedObject 子类（菜单：Editor > Create NSManagedObject Subclass...）：
    // let newUser = User(context: context)
    // newUser.name = name
    // newUser.creationDate = Date()

    // Or using NSEntityDescription if no subclass generated:
    // 或者，如果没有生成子类，则使用 NSEntityDescription：
    guard let userEntity = NSEntityDescription.entity(forEntityName: "User", in: context) else {
        print("Failed to find User entity")
        // 未找到 User 实体
        return
    }
    let newUser = NSManagedObject(entity: userEntity, insertInto: context)
    newUser.setValue(name, forKey: "name")
    newUser.setValue(Date(), forKey: "creationDate")

    do {
        try context.save() // Save changes to persistent store
        // 将更改保存到持久化存储
        print("User '\(name)' saved.")
        // 用户 '\(name)' 已保存。
    } catch let error as NSError {
        print("Could not save. \(error), \(error.userInfo)")
        // 无法保存。
    }
}

// Fetching Data
// 获取数据
func fetchUsers() -> [NSManagedObject] { // Or [User] if using subclasses
    // 如果使用子类，则为 [User]
    // Create a fetch request
    // 创建一个获取请求
    let fetchRequest = NSFetchRequest<NSManagedObject>(entityName: "User")
    // For subclasses: let fetchRequest: NSFetchRequest<User> = User.fetchRequest()
    // 对于子类：let fetchRequest: NSFetchRequest<User> = User.fetchRequest()

    // Optional: Add sort descriptors or predicates (filters)
    // 可选：添加排序描述符或谓词（过滤器）
    // let sortDescriptor = NSSortDescriptor(key: "name", ascending: true)
    // fetchRequest.sortDescriptors = [sortDescriptor]
    // let predicate = NSPredicate(format: "name CONTAINS[c] %@", "John")
    // fetchRequest.predicate = predicate

    do {
        let users = try context.fetch(fetchRequest)
        for user in users {
            if let userName = user.value(forKey: "name") as? String {
                print("Fetched user: \(userName)")
                // 获取到的用户：\(userName)
            }
        }
        return users
    } catch let error as NSError {
        print("Could not fetch. \(error), \(error.userInfo)")
        // 无法获取。
        return []
    }
}

// Example Usage (e.g., in viewDidLoad or an IBAction)
// 示例用法（例如，在 viewDidLoad 或某个 IBAction 中）
// saveNewUser(name: "Alice")
// let allUsers = fetchUsers()

Core Data 涉及更多的设置，但对于复杂的数据模型和大型数据集来说非常强大。do-catch 块对于错误处理至关重要。

控制键盘

管理屏幕键盘对于良好的用户体验很重要。

点击文本字段外部时收起键盘

将此代码添加到您的 UIViewController 子类中：

override func touchesBegan(_ touches: Set<UITouch>, with event: UIEvent?) {
    self.view.endEditing(true) // Dismisses keyboard for any active text field in the view
    // 收起视图中任意活动的文本字段的键盘
}

按下 Return 键时收起键盘

1. 让您的视图控制器遵循 UITextFieldDelegate 协议： class ViewController: UIViewController, UITextFieldDelegate { ... }
2. 在 viewDidLoad() 中，为您的一个或多个文本字段设置委托： myTextField.delegate = self（其中 myTextField 是连接到您的 UITextField 的 outlet）
3. 实现委托方法：

func textFieldShouldReturn(_ textField: UITextField) -> Bool {
    textField.resignFirstResponder() // Dismisses the keyboard for this specific text field
    // 收起此特定文本字段的键盘
    return true // Indicates the return key press was handled
    // 表示 Return 键按下事件已被处理
}

显示网页内容 (WKWebView)

要在您的应用程序中显示网页内容，请使用 WKWebView（来自 WebKit 框架）。UIWebView 已被弃用 (deprecated)。

1. 将 WKWebView 添加到您的视图中：在 Storyboard 中，在对象库中搜索 ‘Web Kit View’ 并将其拖拽到您的视图上。根据需要添加约束。为其创建一个 outlet（例如，webView）。
2. 导入 WebKit：在您的 ViewController.swift 中添加 import WebKit。
3. 加载 URL：

import UIKit
import WebKit

class WebViewController: UIViewController, WKNavigationDelegate {

    @IBOutlet weak var webView: WKWebView!

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        webView.navigationDelegate = self // Optional, for handling navigation events
        // 可选，用于处理导航事件

        guard let url = URL(string: "https://www.apple.com") else { return }
        let request = URLRequest(url: url)
        webView.load(request)
    }

    // Example WKNavigationDelegate methods (optional)
    // WKNavigationDelegate 方法示例（可选）
    func webView(_ webView: WKWebView, didStartProvisionalNavigation navigation: WKNavigation!) {
        print("Started to load")
        // 开始加载
    }

    func webView(_ webView: WKWebView, didFinish navigation: WKNavigation!) {
        print("Finished loading")
        // 加载完成
    }

    func webView(_ webView: WKWebView, didFail navigation: WKNavigation!, withError error: Error) {
        print("Failed to load: \(error.localizedDescription)")
        // 加载失败：\(error.localizedDescription)
    }
}

请记住 App Transport Security (ATS)：如果加载非 HTTPS 的 URL，您需要在 Info.plist 中配置例外（例如，NSAllowsArbitraryLoads 或特定域名的例外），但强烈建议使用 HTTPS。

这些高级主题为构建复杂和交互式的 iOS 应用程序奠定了坚实的基础。继续探索 Apple 的文档并尝试使用这些功能。