开发 Apple Watch 应用

顾 鹏 -

之前跟两个同事一起用业余时间给我们的 Glow App 做了 Apple Watch 的应用。写这篇文章来对 Apple Watch 的开发做个介绍，也列出开发过程中遇到的一些坑。虽然 Watch OS 2 已经出来，而我们是用 WatchKit 进行的开发，但很多内容也适用于 Watch OS 2。希望这篇文章对大家有帮助。

Introduction

  • Design
  • WatchKit App Architecture
  • Data Communication
  • Provisioning Profiles and Entitlements
  • Tips

Design

本质上，你可以把 Apple Watch 当作 iPhone 的一个扩展屏幕。你不需要掏出手机。只需要稍稍抬一下手腕，就可以获取信息，或做一些简单的操作。实际上，在你开发 Watch App 的时候，你就会发现 Watch 的模拟器就是当作 iPhone 模拟器的一个 external display 实现的。

不过 Apple Watch 展现了全新的人机交互方式，iOS App 的设计交互准则在 Watch 上并不适用。因此在设计开发 Watch App 之前，有必要先理解它的交互和基本的 UI 元素。

首先说交互。除了熟悉的手势交互，Apple Watch 提供了 3 种新的交互方式：

  1. Force Touch
    Apple Watch 的显示屏在感知用户点击的同时，也能感知压力。通过「重按」可以显示最多有 4 个操作的上下文菜单。

  1. The Digital Crown（数码表冠）
    跟传统手表一样，表冠是最常用的交互。但在 Apple Watch 上，表冠不是用来调校时间日期，或上弦。通过转动 Digital Crown，可以在不会遮挡视线的情况下，精确地放大缩放、滚动、或选择数据。它作为按钮还有返回的功能，按下返回主屏幕，按两下回到时钟界面。

听起来很美，但目前表冠的 API 还没有开放，滚动都是系统自动帮你做的 :[

  1. Side Button
    表冠下面的一个长长的按钮。按它会把你带到 Friends 界面。在这里，你可以给你选择好的 12 个联系人打电话，发短信，或者 Watch 提供的新的交流方式，例如轻点他们一下，画个涂鸦，或是发送心跳。

恩，这也没有开放相关的 API，考虑到它联系人的功能，估计之后也不会开放。

Apple Watch 人机交互指北

Watchkit App Architecture

当你新增一个 Watchkit App target 的时候，你会发现 Xcode 实际上给添加了 2 个新的 executables，并同你的 iOS App 打包在一起编译。

他们之间的依赖关系如下图所示，Watch App 依赖于 Watchkit Extension，而 Watchkit Extension 依赖于 iOS App. 从上面下面两张图都可以看到，Watch App 里只有 Storyboard 和 ImageAssets。没错，Watch OS 1 里，Watch App 只包含一些静态的东西，Extension 是真正执行代码的地方。Extension 负责从 iOS App 那里获得数据，并控制 Watch App 界面上要显示什么。而 Watch App 的操作也是由 Extension 向 iOS App 发起请求。Watch App 不直接与 iOS App 交流。

Watch App 的每一个页面，都需要有一个对应的 WKInterfaceController 的子类。如上图 Extension 的文件夹的 InterfaceController 和 GlanceInterfaceController。WKInterfaceController 除了 init 之外，还有 3 个与生命周期有关的方法：

// 在 init 之后被调用，可以在这个方法里配置界面上的元素
- (void)awakeWithContext:(id)context;

// 当这个页面将要显示给用户的时候被调用
- (void)willActivate;

// 当这个页面不再显示的时候被调用
- (void)didDeactivate;

Data Communication

前面说到 Watch App 本身只包含一些静态内容，它自己不保存数据，也无法发送网络请求。它只能借由 Extension 与 iOS App 交互。所以 Watch App 与 iOS App 的数据传递是关键，也是大部分 Watch App 的主要开发工作。数据传递的方法主要有下面 5 种。第一种是使用 WKInterfaceController 提供的 openParentApplication:reply，然后在 iOS 端 实现 application:handleWatchKitExtensionRequest:reply 来处理 Watch Extension 发来的请求。最后一种 Wormhole 是第三方的一个库，通过 Dawrin notification center 发送消息并捎带上数据。而中间三种都是通过 App Group，在独立的共享沙盒里传递数据。

  • WKInterfaceController openParentApplication:reply
  • NSUserDefaults
  • Core Data
  • NSFileManager
  • Dawrin notification center - MMWormhole

WKInterfaceController openParentApplication:reply

这种方法很直观，也是几种数据传递方式中最实时可靠的。你可以用 Enum 定义几种请求的类型，然后在发送请求的时候把请求类型一并传过去，这样 iOS App 收到请求时，就能知道要做什么。iOS App 用 reply 回调把请求结果传回去。

用这种方法，iOS App 即使在后台也能被唤起。但 iOS App 不能主动去唤起 Watch Extension。


NSDictionary *request = @{kRequestType: @(requestType)};

[InterfaceController openParentApplication:request
                    reply:^(NSDictionary *replyInfo, NSError *error) {
                                      
}];

- (void)application:(UIApplication *)application 
handleWatchKitExtensionRequest:(NSDictionary *)userInfo 
                         reply:(void (^)(NSDictionary *))reply
{
    RequestType requestType = userInfo[kRequestType];
    if (requestType == RequestTypeRefreshWatchData) {
        //
    }
}

中间三种方式很类似，都是把数据存在一个独立的共享沙盒中，不同是他们的存放方式。iOS App 或者 Watch App 需要数据了，就去找沙盒里面找。就像一个秘密的信箱，只有他们俩知道这在哪儿。所以这也是异步的传递方式，双方不直接打交道。具体怎么用看下面代码吧。

NSUserDefaults

用 NSUserDefaults 最简单，但有数据大小的限制。

NSString *appGroupName = @"group.com.yourcompnay.shared";
NSUserDefaults *defaults = [[NSUserDefaults alloc] initWithSuiteName:appGroupName];
 
[defaults setObject:user.name forKey:@"userName"];

Core Data

如果你的 iOS App 已经把 Core Data 放到共享沙盒里了，那可以考虑这种方法。

NSString *appGroupName = @"group.com.yourcompnay.shared";
NSURL *storeURL = [[NSFileManager defaultManager] 
    containerURLForSecurityApplicationGroupIdentifier:appGroupName];
storeURL = [storeURL URLByAppendingPathComponent:@"glow.sqlite"];

[self.persistentStoreCoordinator addPersistentStoreWithType:NSSQLiteStoreType 
                                              configuration:nil 
                                                        URL:storeURL 
                                                        options:nil 
                                                        error:&error]

NSFileManager && NSFileCoordinator

文件读写必然要涉及到多线程问题，不过不用担心，用 NSFileCoordinator 就可以了。

- coordinateReadingItemAtURL:options:error:byAccessor:
- coordinateWritingItemAtURL:options:error:byAccessor:

[coordinator coordinateWritingItemAtURL:fileURL 
                                options:nil 
                                  error:nil
                             byAccessor:^(NSURL* writingURL) {
   [dataToSave writeToURL:newURL atomically:true];
}];

NSFilePresenter

你还可以通过实现 NSFilePresenter 协议来监听文件的更改，不需要自己实现刷新机制就能免费获得实时更新。

- presentedItemDidChange

Dawrin notification - MMWormhole

最后一种用起来也很方便，Watch Extension 和 iOS App 一方发送消息，一方监听消息。而且还有一大优势是，Wormhole 会保存上次传递的数据，这样在 Watch App 唤醒的时候，可以先使用 Wormhole 里的数据，等 iOS App 传来最新的数据时，再更新界面。

// init
self.wormhole = [[MMWormhole alloc] initWithApplicationGroupIdentifier:kApplicationGroupIdentifier
                                               optionalDirectory:kWormholeDirectory];

// iOS app
NSDictionary *message = [self makeWatchData];
[self.wormhole passMessageObject:message identifier:kWormholeWatchData];

// WatchKit Extension
NSDictionary *message = [self.wormhole messageWithIdentifier:kWormholeWatchData];
// do something with message

[self.wormhole listenForMessageWithIdentifier:kWormholeWatchData
                               listener:^(id messageObject) {
    NSLog(@"Received data from wormhole.");
}];

也是我开发最初使用的方式。但在我使用的过程中，发现如果 iOS App 是在后台模式，就并不能实时接收到 WatchKit Extension 发来的消息。所以最后，我们选择openParentApplication:reply 和 Wormhole 的混用。在 Watch App 唤醒时，使用 Wormhole 里的数据，保证 Watch App 响应的速度，同时用 openParentApplication:reply 向 iOS 请求最新的更新。

Provisioning Profiles and Entitlements

开发之初，最让人头疼的可能就是 Code Signing, Provisioning 和 entitlements 这些东西了。

每一个 target 都要有自己的 App ID。所以我们一共需要有三个：

  • yourAppID
  • yourAppID.watchkitextension
  • yourAppID.watchkitapp

你还需要给每个 App ID 创建一个相关联的 Provisioning Profile。如果你用 Xcode 自动创建 Provisioning Profile，它只会给你创建前面两个，你需要自己去 developer center 里手动创建。

另外，你还需要确保你的三个 Entitlements 都是对的。Version Number、Build Number、以及 App Groups (如果使用的话) 都必须是一样的，不然编译就不能通过。

Tips

Debug

有时候，你会需要同时 debug iOS App 和 Watch App。但 Xcode 只允许你指定一个 target 运行，你要么 debug iOS App 的代码，要么 Watch App 的代码。但通过 Xcode 的 Attach to Process 就能同时 debug。具体步骤如下：

  • 运行 WatchKit App
  • 在 Simulator 中打开你的 iOS App
  • 在 Xcode 的菜单栏上 Debug -> Attach to Process，选择你的 iOS App 就能同时 debug iOS 跟 WatchKit app 了。

App Icons and iTunes Connect

如果在上传你的应用到 iTunes Connect 的时候，遇到 Invalid Binary 的错误。很大可能是因为你的 Watch App 的 icon 里有透明层或者 alpha 通道。一个比较方便的解决办法是，用 Preview 打开图片，选择导出（export），然后不要勾选底部的 Alpha 选项，确定。

End

之后会针对 Watch OS 2 进行更新。有任何问题，可以邮件我 peng@glowing.com 或者私信我的微博 @no_computer。

谢谢观赏。