经验介绍：Glow App 开发 Apple Watch 应用

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：
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。


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 :[

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。