iOS SDK開發二三事

来源:https://www.cnblogs.com/simplepp/archive/2020/04/23/12760769.html
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引子 無意間，看到5年前，Android大佬子勰寫的，關於SDK開發方面的文章(SDK那些事（總綱）), 不由得喚起自己開發iOS SDK的回憶；本文簡單總結下自己開發SDK方面的經驗； SDK（Software Development Kit）可以最大程度實現代碼和功能的復用，為業務開發提供一個非 ...


引子

  • 無意間，看到5年前，Android大佬子勰寫的，關於SDK開發方面的文章(SDK那些事（總綱）), 不由得喚起自己開發iOS SDK的回憶；本文簡單總結下自己開發SDK方面的經驗；

  • SDK（Software Development Kit）可以最大程度實現代碼和功能的復用，為業務開發提供一個非常好的支持；這裡的業務可以是內部業務，也可以是外部業務；

  • 簡單來說，所謂SDK開發，本質是服務提供；不僅需要寫好代碼，還要完善代碼之外的事情，任重道遠

一、準備

1、清晰解決的問題和要求

​ 一般而言，新起一個SDK必然有其深刻的業務背景；研發同學對SDK要解決的問題和SDK的特殊要求，瞭解地越詳細越好；常見的要求有：

  • 禁止採集用戶信息【安全方面】
  • 必須對SDK使用者鑒權【安全方面】
  • 核心代碼必須混淆【安全方面】
  • 不可以有調試日誌，不可以監控上報【安全方面】
  • 持久化的敏感數據要加密；【安全方面】
  • SDK大小不可以超過XXKB：【其他】
  • .......

2、選擇合適的開發語言

  • 大多數情況下，選擇Objective-C開發就對了，不僅能接入Swift開發的項目，還能接入Objective-C開發的項目；
  • 當然並非絕對，具體根據業務情況決定；

3、選擇合適的技術方案

  • 網路請求使用第三方框架，還是直接利用iOS的API；
  • JSON轉Model、Model序列化和反序列選擇哪個第三方框架(性能，框架大小方面考慮)
  • 持久化存儲選擇SQLite、NSUserDefaults 或是 Keychain；
  • UI佈局使用 frame、autolayout(Masonry框架) or flexbox(YogaKit框架)
  • MVVM or MVC 架構模式選擇；
  • ...

4、確立基本代碼規範

​ SDK可能長期維護 或 多人開發，確立好基本代碼規範，能保障SDK的代碼質量；這些規範本質上是一些共識和約束，如：

  • 命名規範：屬性、變數、方法等均採用小寫字母開頭的駝峰命名；類名使用大寫字母開頭的駝峰命名；
  • 註釋要求：對外暴露的類、方便和變數要有註釋，解釋其功能；關鍵代碼要有註釋；
  • 簡潔要求：無用的代碼選擇直接刪除，不要註釋；無用的資源及時清除；
  • ....

二、SDK的主體設計

1、多模塊設計

  • SDK中可能包含不同的模塊功能，而不同的業務方需要的模塊可能不同；對SDK中模塊進行拆分，保證業務方儘可能引入的是他們需要的代碼；

  • 一般使用Cocoapods創建Pod庫的，在podspec中定義好模塊，為每個模塊清晰定義好包含的代碼和資源，以及外部依賴(靜態庫 or 靜態庫)；這樣可以將模塊之間實現代碼和資源的物理隔離；

  • 關於Cocoapods創建Pod庫更多細節可以參考Cocoapods使用小記，至於是公有Pod還是私有Pod根據實際情況定；

    創建公有Pod庫或者私有Pod庫原理是一樣的；不一樣的是：兩者的版本索引查詢方式不一樣，公有庫的podspec由CocoaPods/Specs管理，而內部私有使用的pod庫需要公司內部建立一個倉庫來管理podspec

2、SDK目錄層級

  • Pod庫中，代碼放在Classes目錄下，圖片資源放在Assets目錄下；

  • Classes目錄按模塊劃分第一級目錄，如AModule、BModule、CModule等，其中每個模塊Code再劃分二級目錄，如ModuleService、View、Controller、Model、API等；具體的代碼文件存放在這些二級目錄中；其中ModuleService中代碼是要對外暴露的，其他預期外部不可見；

  • 資源方面，也按模塊細節；主要的資源是圖片資源，在Assets目錄下新加AModule.xcassets、BModule.xcassets、CModule.xcassets等；

3、公開介面設計

  • SDK使用者們關註介面是夠好用，設計好介面，讓你的SDK使用體驗加分；

  • 介面功能儘量職責單一，介面需要的參數不要太多；如果參數多，可以使用Model將業務參數封裝下；提供Model的default實現；介面名，參數名使用駝峰命名，最好見名知義；

  • 介面中每個參數類型要明確，不要出現id、NSDictionary這樣的類型；避免業務隨意傳參，增加SDK內部對參數校驗難度；也減少業務方對參數的困惑；

  • 介面內第一件事情是要做參數校驗，不符合預期情況，Debug模式直接Assert，及早把問題拋出；Release模式要記錄到日誌並上報，提前返回，避免後續出現迷惑問題，增加排查問題成本；

4、代理和狀態碼

  • 除了暴露介面，SDK還可能暴露代理（Delegate）方法 和 狀態碼；
  • 代理（Delegate）是需要業務方根據需要實現的，代理（Delegate）中可選實現方法加上@optional關鍵字，沒有的話預設要實現；協議和協議中具體方法的作用要增加上註釋；
  • 狀態碼設計上，需要註意兩點：
    • SDK中定義的狀態碼使用枚舉(NS_ENUM)定義，對應的每個值增加註釋；
    • 如果SDK依賴了其他SDK，這些SDK的狀態碼最好不要透傳給業務方，中間增加轉化；比如微信SDK中WXErrCode不要透傳給業務方，封裝一下，對外暴露的是我們的狀態碼；

5、SDK的版本號

  • SDK都要有明確的版本號，一般版本號分三段：主版本、特性版本、修正版本，如5.6.1；其中主版本號用於大版本的發佈，特性版本主要用於更新迭代，修正版本號主要用於bug修複。
  • SDK內部的埋點、監控，網路請求等都要攜帶SDK的版本號，這些版本號對定位SDK問題非常重要；
  • SDK對外一般是二進位的形式提供，發佈的SDK需要帶上版本號信息；至少要保證三個地方的SDK版本信息是一致的；git倉庫的tag版本號、podspec中的version、代碼中的版本號；可以實現個腳本，在編譯時候，統一修改這三處的版本號信息；

6、SDK安全需求

  • 目前遇到的，有關SDK安全方面要求有：
    • 核心代碼的混淆；包括字元串常量、類名和方法名方面的混淆；
    • 敏感數據需要加密存儲，禁止明文傳輸等
    • 對SDK使用者鑒權的要求，"非法"App不得使用，非法調用者必Crash；
  • 此外，有不常見的”安全訴求“：App內不得有任何調試信息，埋點、採集用戶數據等行為；不得使用帶來安全隱患的API，比如打開WKWebview跨域開關這個就不被允許；
  • 代碼混淆後，混淆前後的符號間映射一定要保留，否則線上問題堆棧信息中，出現的SDK混淆後的符號會讓定位問題非常迷惑；可以做成轉化工具，導入堆棧符號信息，輸出混淆前正常的符號信息；

三、對業務的支持

1、提供SDK文檔

  • SDK開發好後，對外還要提供相關文檔，包括但不限於：SDK功能介紹、SDK接入辦法 和 SDK具體使用、SDK 更新日誌記錄 以及 SDK問題記錄；
  • 基於專業角度，建議提供SDK概況文檔，包括但不限於：接入的業務情況，優化記錄，SDK的依賴庫信息，二進位 和 資源大小信息等；有些業務對SDK大小敏感，有些關註SDK的穩定性...；
  • 業務方在接入SDK前，是從接觸SDK文檔開始，好的文檔能幫助SDK更好地被接受，後續更好開展工作；

2、提供Demo

  • 只有文檔還不夠的，一定要提供Demo；Demo有兩個好處：
    • 幫助業務方結合文檔更好瞭解SDK的接入和使用；
    • 幫助測試及時驗證SDK升級後帶來的影響；
  • Demo中不僅有SDK引入辦法、使用辦法；還可以寫一些簡單UI，幫助展示SDK功能；每次SDK升級，都通過Demo自動出包，提供給測試人員和產品去驗證（功能驗證和設備相容性驗證）；
  • SDK的自動化測試這塊，暫未嘗試；但在是Demo中，定義對SDK介面的單元測試是必要的；單元測試要關註：非法傳參case，非主線程調用case。

3、規範SDK開發流程

  • 開發SDK和開發完整項目一樣，要有需求評審、技術評審、排期，開發，自測，提測、測試驗收等環節 ；不同功能在不同feature分支上開發，每個feature功能驗證通過後可以合入主幹分支；合入主幹後，由主幹分支發佈版本；

  • 發佈的SDK使用二進位的形式；SDK使用二進位形式，不僅能提示項目項目編譯速度，也能保護好源碼；如果業務方需要SDK源碼，需要向SDK負責人申請許可權；

4、幫助業務排查問題

  • SDK開發者經常會收到業務方幫助排查問題的訴求；畢竟，SDK對業務方是一個黑盒，很多業務上涉及到SDK問題，需要SDK開發者幫助排查，耗時耗力；
  • 為了更好幫助業務排查問題，推出三件套：SDK核心鏈路監控埋點 + 重要日誌信息持久化並上報 + 調試日誌信息可視化；前兩者是固化在於SDK中的；而調試日誌信息是交給業務方，由他們靈活處理；
  • 業務方拿到調試日誌信息，可以將其輸出到控制台，也可以輸出到App的日誌可視化工具中；鑒於業務方可能沒有，可以提供一個輕量級的日誌可視化工具。
  • 必須註意的是，SDK中的調試日誌信息禁止帶到線上，SDK的Release版本不可以帶這些信息。

5、溝通Plus

  • 重要內容要有記錄：SDK會被多個宿主App接入，不同的App環境不同，SDK可能遇到很多問題，積極幫助解決後，記錄下來，作為後續宿主App使用SDK的重要參考；
  • 建立SDK和業務溝通機制；及時同步SDK最新信息；SDK的bugfix版本，要及時同步，並幫助業務升級，儘量減少損失；
  • 為SDK增加代碼Reviewer：SDK重大升級，最好involve主要業務方的研發進行技術評審和Code Review；其實這對業務方是個很高的要求，需要業務方至少有一個人對SDK有比較全面的瞭解；

四、SDK實現中的註意事項

1、註意多線程使用

  • 不要在主線程執行耗時操作，可以將他們交給子線程；
  • 控制好併發數量，GCD併發隊列並不會去管理最大併發數，無限制提交任務給併發隊列，會給性能帶來問題。可以適當控制併發數量，防止線程爆炸；具體可見 iOS實錄16：GCD小結之控制最大併發數
  • 遇到必須要在主線程執行的任務；先判斷當前是否在主線程，不在的話，可以通過GCD將任務放到主線程隊列執行；此外，還可以加斷言，Debug下，非主線程執行執行拋異常，Crash，幫助及時發現問題；
  • 儘可能使用輕量級的鎖，可以使用信號量；自旋鎖性能非常好，但是有優先順序反轉的問題，謹慎使用；

2、使用緩存要剋制

  • 無論是記憶體緩存和磁碟緩存都要有清除策略（可以LRU）和使用大小限制；
  • 如果記憶體緩存沒有清除策略和使用大小限制，會導致記憶體使用無限制增長，最後可能會導致OOM問題；此外，當收到記憶體警告時候，記憶體緩存要及時清除，否則可能引起OOM問題，直接破壞用戶體驗；
  • 如果磁碟緩存沒有清除策略和使用大小限制，會導致磁碟空間濫用，對App整體體驗都不好，而且後續清理成本比較高；
  • 持久化在磁碟文件中數據，不要在App啟動時去讀取，可以懶載入；不要對數據量和文件讀取性能報僥幸，隨著SDK的迭代，那些數據可能不斷變大，也可能在低端機器上文件讀取性能比較差，偶現幾十ms甚至幾百ms的耗時，直接拖累啟動速度；

3、記憶體使用要註意

  • 儘量優化記憶體使用，四個原則：減少大塊記憶體使用、降低記憶體峰值、避免記憶體泄露和處理記憶體警告;
  • 具體到記憶體使用中技巧：
    • 合理使用autorealsepool，降低記憶體峰值，避免 OOM
    • 復用大記憶體對象，如UITableViewCell對象；懶載入大的記憶體對象
    • 用 NSCache 代替 NSMutableDictionary，使用NSPurgableData 代替NSData；
    • weak strong dance 來解決 Block 中的迴圈引用，代理(delegate)使用weak修飾；
    • CoreFoundation對象、CoreGraphics對象、還有C/C++的記憶體分配需要管理好，有malloc()和calloc()就要有free；
    • ....
  • 瞭解記憶體方面知識可以看：iOS記憶體二三事

4、使用單例要註意

  • 有些SDK通過單例對象提供服務；因為，單例對象只有一個對象，不僅可以節約開銷，還可以保證App中多業務操作SDK中同一個服務對象；
  • 但是定義單例要註意；平常App開發中，寫單例不怎麼嚴謹，提供個讓外部訪問的類方法，如+ (instancetype)sharedInstance，內部使用dispatch_once保證alloc和init只執行一次，這種是粗髮式單例，並不能保證絕對單例；
  • 在SDK中，一定要保證外部訪問到的是單例對象；除了提供讓外部訪問的類方法，還要重寫+(instancetype)allocWithZone、-(instancetype)copyWithZone和-(instancetype)mutableCopyWithZone方法，保證永遠都只會分配一次記憶體空間，實現真正的單例；
  • iOS中，一個對象有且只能有一個代理；如果你的單例對象有需要業務方實現的代理方法，根據實際情況判斷，是否需要實現多代理；

5、註意巨集定義和條件編譯

  • 編譯器前端(如Clang)在編譯源碼時，首先要做預處理(preprocessor)，如頭文件引入，巨集替換，註釋處理，條件編譯(#ifdef) 等；
  • 一般地，SDK中會使用到條件編譯；在源碼情況下，可以根據不同的條件，編譯不同的源碼；但是SDK使用二進位的形式對外提供的話，在二進位化時就已經根據XX條件編譯好了；因此，二進位的SDK不會能跟隨宿主App編譯條件變化了；
  • 使用巨集可以提高程式的通用性和易讀性，減少不一致性，減少輸入錯誤和便於修改。但是如果巨集對應實現，需要根據條件編譯來區分不同的行為；在二進位編譯時候，巨集定位的行為會被確定下來；
  • 巨集定義有個小細節，用do{...}while(0)構造的巨集定義不會受到大括弧、分號等的影響，非常建議使用。

五、SDK實現中的小技巧

1、weak symbol

  • 簡介：symbol預設都是strong的，但是可以增加 __attribute__ ((weak))屬性將其變成weak symbol；weak symbol在鏈接時候比較特殊：
    • strong symbol必須有實現，否則會報錯;
    • 不可以存在兩個同名的strong symbol
    • strong symbol可以覆蓋weak symbol的實現
  • SDK可以用weak symbol提供預設實現，然後業務中利用strong symbol把業務實現註入進來，以此來實現依賴註入；

weak symbol 不做標準方案推薦; 遇到要臨時適配某些業務的特殊case，時間緊急情況下，可以"劍走偏鋒";

2、預定義符號

  • 簡介：有些公開功能使用巨集定義的函數形式，可以在函數中帶上__FILE__、__LINE__和__FUNCTION__這些C語言中預定義符；這樣可以在發生問題時，更好找到使用巨集函數的位置，demo如下：

    #define AddFunc(a,b) 
do { \
    addFuncImp(a,b, __FILE__,__LINE__,__FUNCTION__); \
} while(0)

  • 有人問過：為什麼不使用[NSThread callStackSymbols]獲取當前線程堆棧信息，豈不是更好；不使用有3方面考慮:

    • 只是為了獲取調用代碼位置；瞭解到SDK調用位置，排查問題能高效地多；
    • [NSThread callStackSymbols]捕獲堆棧信息在符號裁剪情況下，主模塊中的是記憶體地址信息，而不是符號信息；
    • __FILE__、__LINE__和__FUNCTION__的成本更低，性能更好;

3、section()函數

  • 簡介：section()函數是Clang提供的，可以讀寫二進位段；實際應用中，在編譯階段將一些確定的常量寫入數據段(__DATA段)，併在運行期根據需要讀取出來；可以利用此能力實現延遲載入；

  • 在阿裡的iOS的BeeHive有類似的使用，如下:

    #define BeeHiveMod(name) \
char * k##name##_mod BeeHiveDATA(BeehiveMods) = ""#name"";

#define BeeHiveDATA(sectname) __attribute((used, section("__DATA,"#sectname" ")))

    used關鍵詞是告訴編譯器，Release下不優化，必須保留這個符號；否則Release下。鏈接器會優化掉沒有引用的符號；

4、pre-main和after_main

  • 簡介：App啟動耗時一般統計pre-main階段(T1)，和main()函數之後到didFinishLaunchingWithOptions方法執行完這段(T2)階段；SDK中可以利用__attribute__ ((constructor))、__attribute__((destructor))這兩個函數屬性在pre-main和after_main時機做一些事情；

  • 使用這兩個屬性定義函數示範如下：

    __attribute__((constructor)) void before_main_xxxx()
{
    //can do something
}
__attribute__((destructor)) void after_main_xxxx()
{
    //can do something
}

  • 需要說明的是：在pre-main和after_main時機，千萬不要做耗時操作；在SDK（二進位形式）中使用比較隱蔽，一般情況下，業務方很難想到或註意到；如果在pre-main時機做了耗時的事情，宿主App啟動體驗就不太好了；

    dyld載入過程分四步：Load dylibs image、Rebase/Bind image、Objc setup和initializers；其中+load()在__attribute__((constructor))之前，他們都在initializers階段內完成；initializers之後就是main函數執行了；

5、Method Swizzling

  • 簡介：Method Swizzling是Objective-C中運行時特性之一，本質是在運行時交換方法實現（IMP）；SDK有時候需要Method Swizzling利用hook一些系統(Objective-C)方法；
  • 需要Method Swizzling的話，推薦使用RSSwizzle，他是線程安全的Method Swizzling方案，優勢是：不需要在+load()中實現方法交換 而且是 線程安全的；

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