从零开始学Swift计时器App开发

这款App的灵感来自于我家厨房的百利达计时器，平时我主要用它来控制烹饪的时间和实践番茄工作法。




它的操作很简单：

点击

复位

可以对时间清零；
点击

秒

、

1分

、

3分

、

5分

可以不断增加倒计时时间；
点击

开始/停止

来启动或停止倒计时；

通过此教程，你将学习：

如何使用Xcode
如何灵活运用Swift中的语法来解决实际问题；
如何使用基本的UI控件UIButton、UILabel 来创建界面，使用NSTimer来触发定时事件，以及使用UILocalNotification来实现本地提醒。

项目源代码

项目托管在GitHub上，请参考这里。

创建项目

首先，打开Xcode，新建一个项目，Xcode将提示选择一个工程模板。由于我们将从零开始学习，请在左侧窗口选则

iOS/Application

，右侧窗口选择

Empty
 Application

，点击

Next

，然后在

Product
 Name

项填入

SwiftCounter

，

Language

注意选择

Swift

，再点击

Next

，选择项目保存的路径，最后点击

Create

即可完成项目创建。

项目新建完成后，我们可以看到工程中已经自动生成了

AppDelegate.swift

文件。

应用代理类（AppDelegate）

AppDelegate

类中定义了app进入不同生命周期（包括app启动动、闲置、进入后台、进入前台、激活、完全退出）时的回调方法。实际上在app启动时，app会自动执行一个叫

main

的入口函数，它通过调用

UIApplicationMain

函数来创建出

AppDelegate

类实例，并委托其实现app在不同生命周期的定制行为。

屏幕（Screen）、窗口（Window）和视图（View）

在app启动完成的回调方法

application:didFinishLaunchingWithOptions

中，首先创建一个

UIWindow

对象。在此，我先简单介绍一下iOS开发中基本UI元素：

UIScreen

代表一块物理屏幕；

UIWindow

代表一个窗口，在iPhone上每个app一般只有一个窗口，而在Mac上一个app经常有多个窗口；

UIView

代表窗口里某一块矩形显示区域，用来展示用户界面和响应用户操作；

UILabel

和

UIButton

，继承自

UIView

的特定UI控件，实现了特定的样式和行为。

继续看

application:didFinishLaunchingWithOptions

中的默认实现：

self.window = UIWindow(frame: UIScreen.mainScreen().bounds)
    self.window!.backgroundColor = UIColor.whiteColor()
    self.window!.makeKeyAndVisible()

首先，它通过获取主屏幕的尺寸，创建了一个跟屏幕一样大小的窗口；然后将其背景色为白色；并调用

makeKeyAndVisible()

方法将此窗口显示在屏幕上。

视图控制器（ViewController）

在iOS开发中，主要使用

ViewController

来管理与之关联的View、响应界面横竖屏变化以及协调处理事务的逻辑。每个

ViewController

都有一个

view

对象，定制的UI对象都将添加到此

view

上。

为了给计时器创建页面并实现功能，我们需要新建一个视图控制器，命名为

CounterViewController

：点击文件，新建文件，类型选择

Swift

，然后输入类名

CounterViewController

，确定。

我们先为其添加基础的结构代码：

import UIKit

    class CounterViewController : UIViewController {

        override func viewDidLoad()  {
            super.viewDidLoad()
        }
    }

其中重载的方法

viewDidLoad

非常重要，它在控制器对应的

view

装载入内存后调用，主要用来创建和初始化UI。

在介绍如何定制计时器UI之前，我们需要先将

CounterViewController

的

view

跟app中唯一的窗口

Window

关联起来。完成此操作只需在

application:didFinishLaunchingWithOptions

中加一行代码：

self.window!.rootViewController = CounterViewController()

这样

CounterViewController

的

view

会自动添加到

Window

上，用户启动app后直接看到的将是

CounterViewController

中

view

的内容。

创建计时器UI界面

在Xcode中创建UI的方法有很多种，包括使用

Nib

或

Storyboard

文件的可视化方式，以及使用纯代码的方式。由于代码创建UI是可视化创建UI的基础，本篇教程只介绍使用代码创建UI的方式。

先看一下我们最终的UI效果图：




在view上方，我们将定义一个标签

UILabel

来显示剩余时间；
在view下方，我们定义了一排橘***的按钮

UIButton

，接受用户点击操作；
在view最下方，我们定义了

启动/停止

按钮和

复位

按钮，接受用户点击操作。

为了能保存和引用这些UI控件，我们要为它们创建属性:

///UI Controls
    var timeLabel: UILabel? //显示剩余时间
    var timeButtons: UIButton[]? //设置时间的按钮数组
    var startStopButton: UIButton? //启动/停止按钮
    var clearButton: UIButton? //复位按钮

注意，所有的UI变量类型后面都带了

?

号，表示它们是

Optional

类型，其变量值可以为

nil

。

Optional

类型实际上是一个枚举

enum

，里面包含

None

和

Some

两种类型。

nil

其实是

Optional.None

，

非nil

是

Option.Some

，它通过

Some(T)

来包装（

wrap

）原始值，详细解释请参考Swift之?和!。

Swift中非

Optional

类型（任何不带

?

号的类型）必须通过设置默认值或在构造函数

init

中完成初始化。前面有提到，

ViewController

中的UI控件主要是在

viewDidLoad

方法中进行创建和初始化的，所以我们必须将UI控件设置为

Optional

类型。

其次，考虑到时间按钮的样式和功能基本相同，而且以后可能会增加或删减类似按钮，我们使用一个数组

timeButtons

来保存所有的时间按钮。同时，因为每个按钮的显示标题跟点击后增加的时间不同，我们还需要定义一个数组

timeButtonInfos

来保存不同按钮的信息：

let timeButtonInfos = [("1分", 60), ("3分", 180), ("5分", 300), ("秒", 1)]

timeButtonInfos

在初始化之后不会再有改变，所以我们使用

let

将其定义为常量。它是一个数组，其中每个元素是一个元组（

tuple

），包含了对应按钮的标题和点击后增加的秒数。

由于UI创建的代码比较多，全部写到

viewDidLoad

中会很乱。所以接下来，我们定义了3个方法，分别用来完成3部分UI控件的创建：

创建倒计时剩余时间的标签

///UI Helpers
        func setupTimeLabel() {
            timeLabel = UILabel()
            timeLabel!.textColor = UIColor.whiteColor()
            timeLabel!.font = UIFont(name: nil, size: 80)
            timeLabel!.backgroundColor = UIColor.blackColor()
            timeLabel!.textAlignment = NSTextAlignment.Center

            self.view.addSubview(timeLabel)
        }

这个方法首先使用默认构造函数

UILabel()

创建了一个UILabel实例并赋值给timeLabel属性。然后将

timeLabel

文本颜色设置为白色、字体设置为80号大小的默认字体、背景色设为黑色，标签中的文本设置为居中对齐。具体UILabel的使用方法，请参考UILabel。

需要注意的是，在赋值时，每个

timeLabel

后都带上了一个

!

号，这是因为

timeLabel

实际上是

Optional

类型，它像一个黑盒子一样包装了（

wrap

）原始值，所以在使用它的原始值时必须先用

!

操作符来拆包（

unwrap

），详细解释请参考Swift之?和!。

最后，我们将

timeLabel

添加到了控制器对应的

view

上。

创建一组时间按钮

func setuptimeButtons() {

            var buttons: UIButton[] = []
            for (index, (title, _)) in enumerate(timeButtonInfos) {

                let button: UIButton = UIButton()
                button.tag = index //保存按钮的index
                button.setTitle("\(title)", forState: UIControlState.Normal)

                button.backgroundColor = UIColor.orangeColor()
                button.setTitleColor(UIColor.whiteColor(), forState: UIControlState.Normal)
                button.setTitleColor(UIColor.blackColor(), forState: UIControlState.Highlighted)

                button.addTarget(self, action: "timeButtonTapped:", forControlEvents: UIControlEvents.TouchUpInside)

                buttons += button
                self.view.addSubview(button)

            }
            timeButtons = buttons

        }

首先我们创建了一个空数组，用来临时保存生成的按钮。接下来，考虑到在

timeButtons

中指定位置

index

的button对应的是

timeButtonInfos

中相同位置的信息，我们需要获得这个

index

。

通过使用

enumerate

全局函数我们可以为

timeButtonInfos

创建一个包含

index

以及数组中元素（也是元组）的元组

(index,
 (title, _))

。由于暂时用不到

timeButtonInfos

中元组的第二个参数（点击增加的时间），我们使用

_

替代命名，表示不生成对应的变量。

接着在每次循环开始，我们创建了一个

UIButton

实例。每个继承自

UIView

的类（包括

UIButton

）都继承了属性

tag

，它主要用一个整数来标记某个view。此处，我们将按钮信息所在的

index

赋值给

button.tag

，用来标记button对应的信息所处的位置。

接着我们设置了按钮的标题、背景色、不同点击状态下的标题颜色等，具体UIButton的使用方法请参考UIButton。

除了显示作用，按钮还可以响应用户的点击操作。我们通过

addTarget:action:forControlEvents:

方法给

button

添加了可以响应

按下按钮并抬起

操作的回调方法：

timeButtonTapped:

。

最后我们将这个临时按钮加入

buttons

数组，并将此按钮添加到视图上。

当所有按钮创建完毕，我们将这个临时按钮数组赋值给

timeButtons

，以方便日后引用。

创建2个操作按钮

func setupActionButtons() {

            //create start/stop button
            startStopButton = UIButton()
            startStopButton!.backgroundColor = UIColor.redColor()
            startStopButton!.setTitleColor(UIColor.whiteColor(), forState: UIControlState.Normal)
            startStopButton!.setTitleColor(UIColor.blackColor(), forState: UIControlState.Highlighted)
            startStopButton!.setTitle("启动/停止", forState: UIControlState.Normal)
            startStopButton!.addTarget(self, action: "startStopButtonTapped:", forControlEvents: UIControlEvents.TouchUpInside)

            self.view.addSubview(startStopButton)

            clearButton = UIButton()
            clearButton!.backgroundColor = UIColor.redColor()
            clearButton!.setTitleColor(UIColor.whiteColor(), forState: UIControlState.Normal)
            clearButton!.setTitleColor(UIColor.blackColor(), forState: UIControlState.Highlighted)
            clearButton!.setTitle("复位", forState: UIControlState.Normal)
            clearButton!.addTarget(self, action: "clearButtonTapped:", forControlEvents: UIControlEvents.TouchUpInside)

            self.view.addSubview(clearButton)

        }

上面方法中分别为

startStopButton

设置了点击后的回调方法

startStopButtonTapped:

；为

clearButton

设置了点击后的回调方法

clearButtonTapped:

。

接着，我们简单定义了这几个所需的按钮按下回调方法：

///Actions & Callbacks
    func startStopButtonTapped(sender: UIButton) {
    }

    func clearButtonTapped(sender: UIButton) {
    }

    func timeButtonTapped(sender: UIButton) {
    }

    func updateTimer(timer: NSTimer) {
    }

然后在

CounterViewController

的

viewDidLoad

方法中，我们通过调用上面定义好的UI创建方法来创建主页面：

///Overrides
    override func viewDidLoad()  {
        super.viewDidLoad()

        self.view.backgroundColor = UIColor.whiteColor()
        setupTimeLabel()
        setuptimeButtons()
        setupActionButtons()

    }

在Xcode中使用快捷键

CMD+R

运行app，发现预想中的界面并没有出现，这是因为我们还没有设置每个UI控件的位置和大小。

实际上，所有继承自

UIView

的UI控件类都可以使用

init:frame:

构造函数来创建指定位置、大小的UI控件。

如果你的app只支持一种方向的屏幕（比如说竖屏），这样做是没问题的；但如果你的app需要同时支持竖屏和横屏，那么最好重载

ViewController

中的

viewWillLayoutSubviews

方法。这个方法会在

ViewController

中的视图

view

大小改变时自动调用（横竖屏切换会改变视图控制器中

view

的大小），也提供了最好的时机来设置UI控件的位置和大小。

所以我们在

CounterViewController

中重载此方法，并为每个UI控件设置了合适的位置和大小：

override func viewWillLayoutSubviews() {
        super.viewWillLayoutSubviews()

        timeLabel!.frame = CGRectMake(10, 40, self.view.bounds.size.width-20, 120)

        let gap = ( self.view.bounds.size.width - 10*2 - (CGFloat(timeButtons!.count) * 64) ) / CGFloat(timeButtons!.count - 1)
        for (index, button) in enumerate(timeButtons!) {
            let buttonLeft = 10 + (64 + gap) * CGFloat(index)
            button.frame = CGRectMake(buttonLeft, self.view.bounds.size.height-120, 64, 44)
        }

        startStopButton!.frame = CGRectMake(10, self.view.bounds.size.height-60, self.view.bounds.size.width-20-100, 44)
        clearButton!.frame = CGRectMake(10+self.view.bounds.size.width-20-100+20, self.view.bounds.size.height-60, 80, 44)

    }

在iOS设备中，视图坐标系是以左上角

(0,0)

为原点，使用

CGRect

结构体来表示一个矩形位置，使用

CGRectMake

全局函数来创建矩形结构体的实例。每个继承自

UIView

的UI类都有一个类型为

CGRect

的

frame

属性，用来保存其在父view中的位置。

我们首先设置了

timeLabel

的frame，其左上角为

(10,40)

，宽度为整个

CounterViewController

中

view

的宽度-20（为右边也留出10的边），高度为120；

其次我通过循环整个时间按钮数组，为每个按钮设置了合适的frame。这里为了让时间按钮的排列能够自动适应不同屏幕的宽度，我们先计算中每个按钮之间的间距

gap

，然后根据

gap

、按钮的宽度

64

来确定每个按钮的左边距

buttonLeft

，并最终得到每个按钮的

frame

。

最后，我们为

startStopButton

按钮和

clearButton

也设置了合适的frame。

竖屏模式iPhone4S下，各控件通过计算后得出的frame值如下：




此时，再次

CMD+R

运行app，就能看到预期的界面了。

添加逻辑功能

界面已开发完毕，现在我们考虑为计时器app添加以下功能：

设置时间
启动和停止倒计时
在计时完成后进行提醒

1. 设置时间

在使用倒计时器时，我们发现每次点击时间按钮，当前倒计时的时间会累加；而当开始倒计时时，倒计时的时间又会递减。这些操作都牵扯到一个重要的状态：当前倒计时的时间，而且这个状态是不断变化的。

所以我们考虑为这个状态定义一个变量，表示

当前倒计时剩余的秒数

：

var remainingSeconds: Int = 0

我们期望当用户点击时间按钮时，app内部会增加

remainingSeconds

的值；当点击复位按钮时，会设置

remainingSeconds

的值为0；当计时开始时，会逐秒减少

remainingSeconds

的值。并且当

remainingSeconds

发生变化时，能够及时更新UI，在

timeLabel

上显示正确的剩余时间。

为实现这些功能，首先我们在时间按钮和复位按钮点击的回调方法中对

remainingSeconds

值作调整：

func clearButtonTapped(sender: UIButton) {
        remainingSeconds = 0
    }

    func timeButtonTapped(sender: UIButton) {
        let (_, seconds) = timeButtonInfos[sender.tag]
        remainingSeconds += seconds
    }

按钮回调方法中的唯一参数

sender

，代表触发此回调方法的控件。在

timeButtonTapped:

方法中，我们通过控件的tag来找到对应的按钮的信息。按钮信息是一个元组，其中第二个参数存储着每次点击按钮需要增加的秒数，我们将此秒数增加到

remainingSeconds

上。

现在在设置或复位时间时，

remainingSeconds

的值可以正常更新了，我们需要考虑如何让UI界面也能及时显示剩余时间。通常的做法，是在按钮的回调方法中，除了设置

remainingSeconds

的值，也同时通过设置

timeLabel

的

text

属性来更新UI。这种做法可以解决问题，但并不最佳方案，因为我们除了需要在

timeButtonTapped:

中设置UI；也需要在

clearButtonTapped:

中设置UI；还需要在计时器启动后，在适当的回调中逐秒递减时设置UI。这样会造成很多重复的代码，且难于管理。

其实我们可以使用更

Swift

的方式来解决状态跟UI的同步问题：使用属性的

willSet

和/或

didSet

方法，请参考Property
Observers。

var remainingSeconds: Int = 0 {
    willSet(newSeconds) {
        let mins = newSeconds/60
        let seconds = newSeconds%60
        self.timeLabel!.text = NSString(format:"%02d:%02d", mins, seconds)
    }
    }

在此，我们给

remainingSeconds

属性添加了一个

willSet

方法，这个方法会在

remainingSeconds

的值将要变化的时候调用，并传入变化后的新值作为唯一参数。

在这个方法里，我们先通过整除

/

和取余

%

的方式得到倒计时秒数对应的分钟，和除分钟数外的秒数。假如新值为80（秒），那么计算后，mins值为1，second值为20。

然后，我们通过使用Objective-C中定义的字符串类型

NSString

来格式化这两个数值，让其显示为

分钟:秒钟

的形式：比如新值为80，那么格式化后的字符串为

01:20

。这里多提一句，Swift中提供了自带的

String

类，它能跟

Obejctive-C

定义的

NSString

互相兼容。在使用

Swift

编程时，我们主要使用

String

来处理字符串，但由于

String

类目前还没有提供格式字符串相关的方法，我们只能求助于

NSString

类型。

2.启动和停止倒计时

通过点击

启动/停止

按钮，我们可以启动或停止倒计时。这种操作能让计时器呈现2种不同的状态：正在计时 和 没有计时。为了实现此功能，我们定义了一个布尔类型变量

isCounting

：

var isCounting: Bool = false

同时，在启动计时器后，我们需要每间隔1秒钟就更新一次UI界面的剩余时间。为实现这种定时触发的功能，我们需要用到

Foundation

库中定义的NSTimer。

为此我们定义了一个

NSTimer

类型变量

timer

：

var timer: NSTimer?

接着，在用户点击

启动/停止

按钮时触发的回调方法

startStopButtonTapped:

中，我们切换了

isCounting

的状态：

func startStopButtonTapped(sender: UIButton) {
        isCounting = !isCounting
    }

同样，为了实现界面同步，我们为

isCounting

属性添加了

willSet

方法：

var isCounting: Bool = false {
    willSet(newValue) {
        if newValue {
            timer = NSTimer.scheduledTimerWithTimeInterval(1, target: self, selector: "updateTimer:", userInfo: nil, repeats: true)
        } else {
            timer?.invalidate()
            timer = nil
        }
        setSettingButtonsEnabled(!newValue)
    }
    }

当

isCounting

的新值

newValue

为

true

时，我们将通过调用

NSTimer

的类方法

scheduledTimerWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats:

创建并启动一个每1秒钟调用1次

updateTimer:

方法的timer，并将返回的实例保存到

timer

中。

同时我们定义了

updateTimer:

方法来更新当前的倒计时时间：

func updateTimer(timer: NSTimer) {
        remainingSeconds -= 1
    }

当

isCounting

的新值

newValue

为

false

时，我们将暂停

timer

并将

timer

设置为

nil

。此处对timer使用了

?

修饰符，意思是只有

timer

是非nil时才做拆包，并调用后面的方法，否则什么也不做。

?

的用处很多，善用它能写出更安全的代码。

此外，由于时间按钮和复位按钮只在计时器停止时起作用，在计时器启动时无效，我们还提供了辅助方法

setSettingButtonsEnabled:

用来设置这些按钮在不同

isCounting

状态下的样式（settingButtons是指在设置时间时，也就是计时器停止时可以操作的按钮）：

func setSettingButtonsEnabled(enabled: Bool) {
        for button in self.timeButtons! {
            button.enabled = enabled
            button.alpha = enabled ? 1.0 : 0.3
        }
        clearButton!.enabled = enabled
        clearButton!.alpha = enabled ? 1.0 : 0.3
    }

3.在计时完成后进行提醒

当倒计时自然结束时（不是人为点击

启动/停止

按钮来停止），如果当前app还处于激活状态（用户没有按

Home

键退出），那么我们此时将弹出一个警告窗口(UIAlertView)，来提示倒计时已完成：

func updateTimer(timer: NSTimer) {
        remainingSeconds -= 1

        if remainingSeconds <= 0 {
            let alert = UIAlertView()
            alert.title = "计时完成！"
            alert.message = ""
            alert.addButtonWithTitle("OK")
            alert.show()
        }        

    }

我们使用通用构造函数创建了一个

UIAlertView

实例，设置好标题和按钮，最后调用

show()

方法将其显示出来。效果参照下图：




很多情况下，用户在app计时未结束时就离开了计时器app（计时器处于未激活状态），那么当计时完成时，我们如何来通知用户呢？对这种情况，我们可以使用系统的本地通知UILocalNotification。我们先定义一个辅助方法

createAndFireLocalNotificationAfterSeconds:

来创建和注册一个N秒钟后的本地提醒事件：

func createAndFireLocalNotificationAfterSeconds(seconds: Int) {

        UIApplication.sharedApplication().cancelAllLocalNotifications()
        let notification = UILocalNotification()

        let timeIntervalSinceNow = seconds.bridgeToObjectiveC().doubleValue
        notification.fireDate = NSDate(timeIntervalSinceNow:timeIntervalSinceNow);

        notification.timeZone = NSTimeZone.systemTimeZone();
        notification.alertBody = "计时完成！";

        UIApplication.sharedApplication().scheduleLocalNotification(notification);

    }

在方法实现中，我们先调用

cancelAllLocalNotifications

取消了所有当前app已注册的本地消息。之后创建了一个新的本地消息对象

notification

。

接下来我们要为notifcation设置消息的激活时间。我们通过

NSDate(timeIntervalSinceNow:
 double)

构造器创建了从当前时间往后推N秒的一个时间。由于方法接受的参数

timeIntervalSinceNow

是

double

类型，我们先将

Int

类型

seconds

通过

bridgeToObjectiveC()

方法转换成兼容的

NSNumber

对象，再调用其

doubleValue

方法获得对应的值。

如同

String

之于

NSString

，Swift中的

Int

、

Float

类都能跟

Objective-C

中的

NSNumber

类互相兼容。由于Swift中没有提供将

Int

转换为

double

类型的方法，我们也不得不求助于

NSNumber

，通过

bridgeToObjectiveC()

方法将

Int

对象转换成对应的

NSNumber

对象。

之后我们将本地消息的时区设置为系统时区，提示消息为“计时完成！”。并最终完成此消息的注册。

接下来，我们更新了

启动/停止

按钮响应的

startStopButtonTapped:

回调方法：

func startStopButtonTapped(sender: UIButton) {
        isCounting = !isCounting

        if isCounting {
            createAndFireLocalNotificationAfterSeconds(remainingSeconds)
        } else {
            UIApplication.sharedApplication().cancelAllLocalNotifications()
        }

    }

在启动计时器时创建并注册计时完成时的本地提醒；当计时器停止时，取消当前app所注册的所有本地提醒。

值得注意的是，在iOS8中使用本地消息也需要先获得用户的许可，否则无法成功注册本地消息。因此，我们将询问用户许可的代码片段也添加到了app启动后的入口方法中（

AppDelegate

中的

didFinishLaunchingWithOptions

）：

//register notification
        application.registerUserNotificationSettings(UIUserNotificationSettings(forTypes: UIUserNotificationType.Sound | UIUserNotificationType.Alert |
            UIUserNotificationType.Badge, categories: nil
            ))

最终本地消息提醒的效果参考下图：



至此，一个完整的倒计时app已开发完毕。

后记

通过完成此教程，我对

Swift

语言的理解也更进了一步。

Swift

是一门全新的语言，作为开发者，我们需要不断加深对这门语言的理解，并灵活使用语言提供的特性来编程。虽然在开发中还需要大量使用

Cocoa(Touch)

中提供的

Objective-C

类库，但编程的方式已经完全改变了，不仅仅是将

Objective-C

代码翻译成

Swift

代码，而需要在代码层面进行重新思考。

FROM: http://www.helloswift.com.cn/swiftproject/2014/0910/3336.html