Najlepsze wzorce architektury iOS zapewniające sukces twojej aplikacji

Do 2024 roku użytkownicy wydadzą ponad 1,3 biliona dolarów na aplikacje w sklepie Apple App Store, czyli dwa razy więcej niż w 2019 roku. Ponieważ użytkownicy oczekują doskonałych aplikacji, responsywność nie jest już kwestią do negocjacji, ale koniecznością. Badania przeprowadzone przez AppDynamics wykazały, że ponad 80 procent użytkowników rezygnuje z aplikacji z powodu jej nieefektywności. Wiele problemów związanych z wydajnością i stabilnością ma jedną podstawową przyczynę: architekturę aplikacji iOS. Słaba architektura zwiększa liczbę błędów, spowalnia dostarczanie i podnosi koszty utrzymania aplikacji iOS. Niektóre wzorce sprawiają, że zespoły działają szybciej, inne lepiej sprawdzają się w przypadku skomplikowanych funkcji i dużych baz kodu. Optymalna opcja zależy od twoich celów, wielkości grupy, planu działania i rodzaju tworzonego produktu, tj. małych MVP lub produktu na poziomie przedsiębiorstwa. W niniejszym przewodniku wyjaśniono, dlaczego wybór odpowiedniego wzorca architektury aplikacji na iOS ma znaczenie, porównano najpopularniejsze wzorce oraz pokazano, jak architektura wpływa na jakość aplikacji, jej wydajność i całkowity koszt.

Sukces aplikacji Apple zależy od strategii ich rozwoju. Popularne wzorce architektury iOS — w tym MVC, MVP, MVVM, VIPER, MVCVS i TEA (The Elm Architecture) — sprawiają, że aplikacje są łatwiejsze do testowania, utrzymania i aktualizacji.

• MVC sprawdza się dobrze w przypadku małych aplikacji i prototypów
• MVVM i VIPER są lepsze, jeśli chodzi o pracę zespołową lub złożone projekty programistyczne
• MVVM i TEA sprawdzają się szczególnie dobrze w architekturze SwiftUI i systemie iOS 16+, ponieważ są dostosowane do interfejsu użytkownika opartego na stanie.

Prawidłowa struktura oznacza lepsze działanie, mniej błędów i uproszczone wydania.

Architektura aplikacji iOS to sposób organizacji kodu, komponentów i warstw aplikacji oraz sposób ich współdziałania. Potraktuj ją jako plan umożliwiający skalowalne tworzenie aplikacji na iOS i długoterminową konserwację. Dobra architektura oferuje:

• Szybkie udostępnianie funkcji
• Proste poprawki błędów
• Wysoka wydajność i stabilność w miarę wzrostu zapotrzebowania wśród użytkowników

Jak zauważył Tim Cook: „Początkowo chcieliśmy stworzyć architekturę hybrydową. Później zrozumieliśmy, że taka strategia nie pomoże nam osiągnąć pożądanej jakości naszych produktów”. Dlatego wybór odpowiedniego paradygmatu architektury iOS stanowi podstawę tworzenia stabilnych i wysokiej jakości aplikacji.

Warstwa podstawowego systemu operacyjnego

Jest to najniższa warstwa, która współdziała ze sprzętem w urządzeniu i obsługuje pamięć, sieć, usługi bezpieczeństwa i operacje na plikach. Deweloperzy nie wchodzą z nią w bezpośrednią interakcję, ale wiedza na jej temat jest przydatna przy optymalizacji wydajności i bezpieczeństwa. Przykład: logowanie za pomocą Face ID w aplikacji bankowej opiera się na warstwie Core OS, która zapewnia bezpieczny dostęp do sprzętu i przetwarzania danych biometrycznych.

Warstwa podstawowych usług

Warstwa ta zapewnia ważne usługi obsługiwane przez większość aplikacji:

• Core Data do zapisywania danych
• GCD do wielowątkowości
• Lokalizacja rdzenia w celu zlokalizowania usług
• Sieć/zarządzanie plikami

Przykład: Aplikacja do dostarczania jedzenia opiera się na Core Location i GCD, aby aktualizować GPS i interfejs użytkownika bez zawieszania się.

Warstwa multimedialna

Obsługuje multimedia:

• Renderowanie Core Graphics/Metal
• Core Animation
• AVFoundation
• MediaPlayer
• Przetwarzanie obrazów i dostęp do aparatu

Przykłady: Nagrywanie filmów na Instagramie, edycja, muzyka, filtry i animacje w dużym stopniu wykorzystują warstwę multimedialną.

Warstwa aplikacji (Cocoa Touch)

To tutaj odbywa się większość prac związanych z tworzeniem aplikacji na iOS:

• Do tworzenia interfejsu użytkownika wykorzystuje się UIKit i SwiftUI
• Fundacja pracuje z strukturami danych/datami/ciągami znaków
• Frameworki takie jak MapKit pomagają w opracowywaniu podstawowych funkcji

Przykład: Aplikacja pogodowa została stworzona przy użyciu UIKit/SwiftUI + Foundation + MapKit i zawiera interfejs użytkownika, prognozy pogody oraz wyświetlanie lokalizacji.

Poprawiona łatwość konserwacji

Uporządkowany projekt pomaga programistom szybciej lokalizować, rozumieć i modyfikować kod, skracając czas naprawy błędów i unikając problemów związanych z regresją. Oddzielne wydania zmniejszają koszty zmian w perspektywie długoterminowej i ułatwiają przewidywalność wydań.

Skalowalność na potrzeby rozwoju

Architektura modułowa umożliwi skalowanie aplikacji w miarę pozyskiwania użytkowników, dodatkowych funkcji i współpracowników. Nowe moduły mogą być integrowane z zespołami bez zakłócania bieżącej funkcjonalności, co ma zasadnicze znaczenie w długoterminowym planie rozwoju produktu.

Lepsza współpraca zespołowa

Wspólna architektura zapewnia zespołowi wspólny język. Deweloperzy mogą pracować nad różnymi modułami bez tak wielu konfliktów i z mniejszą liczbą problemów podczas ich integracji.

Jeszcze mniej błędów i łatwiejsze testowanie

Testowanie będzie łatwiejsze, a zmiany pozostaną niezmienne, jeśli każdy element będzie miał jasno określoną rolę. Minimalizuje to błędy zależności, a refaktoryzacja jest bezpieczniejsza.

Zwiększona wydajność i responsywność

Odpowiednia architektura może usprawnić przepływ danych i wykorzystanie zasobów, minimalizując zbędne obliczenia i obciążenie pamięci. Pomaga to również w zapewnieniu lepszego doświadczenia użytkownika i retencji.

Przyspieszone wdrażanie programistów

Takie wyraźne oznaczenia służą jako wskazówki dla nowych członków zespołu. Minimalizują one czas potrzebny na wdrożenie się i pomagają programistom pracować z mniejszą liczbą błędów i większą szybkością.

MVC (Model–Widok–Kontroler)

MVC dzieli aplikację na model (dane/logika), widok (interfejs użytkownika) i kontroler (interakcja + koordynacja). Jest to popularne rozwiązanie, które można szybko wdrożyć i które stanowi naturalne rozszerzenie UIKit.

• Najlepsze: prototypy, małe aplikacje, w których ważna jest szybkość
• Niebezpieczeństwo: gdy aplikacje stają się zbyt duże, a kontrolery zbyt złożone, nazywa się to masywnym kontrolerem widoku.

MVP (Model–Widok–Prezenter)

MVP zwiększa testowalność MVC poprzez przeniesienie logiki do prezentera i pozostawienie widoku w stanie pasywnym. Widok i prezenter zazwyczaj komunikują się ze sobą za pomocą protokołów.

• Najlepsze zastosowanie: aplikacje, które mają bardziej złożone interakcje interfejsu użytkownika, gdzie testowalność jest ważna

MVVM (Model–Widok–Widok–Model)

MVVM wykorzystuje ViewModel do przygotowania danych do wyświetlenia i umożliwia reaktywne aktualizacje interfejsu użytkownika (Combine, RxSwift). Widok jest połączony z ViewModel, a zmiany w interfejsie użytkownika są automatyczne.

• Najlepsze zastosowanie: aplikacje oparte na danych, złożone stany interfejsu użytkownika i nowoczesna architektura aplikacji SwiftUI
• Zalety: ViewModel jest niezależny od interfejsu użytkownika, dzięki czemu łatwiej jest przeprowadzać testy jednostkowe.

MVCVS (Model–Widok–Kontroler–Widok–Stan)

MVCVS wprowadza warstwę ViewState w celu wyraźnego obsługi stanu interfejsu użytkownika (ładowanie, powodzenie, błąd), a tym samym pozostawia przejściowy stan interfejsu użytkownika niezależnym od trwałych danych.

• Najlepsze zastosowanie: wieloetapowe przepływy i skomplikowane przejścia między stanami w interfejsie użytkownika
• Najlepsze rozwiązanie: aplikacje, w których ważna jest spójność i debugowanie
• Najlepsze zastosowanie: aplikacje z wieloma przejściami między stanami interfejsu użytkownika i złożoną strukturą

VIPER

VIPER dzieli każdą funkcję na View, Interactor, Presenter, Entity i Router – jest bardzo modułowy i przyjazny dla dużych zespołów.

• Najlepsze zastosowanie: praca z aplikacjami korporacyjnymi, produktami długoterminowymi oraz równoległym rozwojem złożonych produktów przez zespół osób.
• Mocna strona: wysoki poziom rozdzielenia zagadnień i doskonała testowalność

TEA (architektura Elm)

TEA stosuje jednokierunkowy przepływ danych: model (stan), widok (funkcja renderowania), aktualizacja (przejścia stanu) oraz polecenia/subskrypcje (efekty uboczne).

• Najlepsze: aplikacje z zaawansowanym zarządzaniem stanem, dobrze znanymi przepływami i interfejsem użytkownika opartym na stanie, podobnym do SwiftUI

Ryzyko związane ze zrozumieniem kodu źródłowego

Zapytaj:

• Czy istnieje duże prawdopodobieństwo szybkiego rozszerzenia bazy kodu?
• Czy napotkasz problemy związane z „masywnym kontrolerem widoku”?
• Czy dane są aktualizowane w czasie rzeczywistym i mają złożony przepływ?
• Czy testowanie jest priorytetem?

W takim przypadku rozważ zastosowanie MVVM lub VIPER, aby uzyskać wyraźniejsze rozdzielenie i łatwiejszą konserwację.

Najpierw określ kryteria jakości kodu

Znajdź trendy, które sprzyjają:

• Modułowość
• Testowalność
• Łatwość konserwacji
• Czytelność
• Skalowalność

MVVM sprawdza się w przypadku skomplikowanej logiki interfejsu użytkownika. VIPER najlepiej nadaje się do rygorystycznej modułowości i wymagań przedsiębiorstw.

Projektuj produkt z uwzględnieniem architektury

• Używaj MVC do szybkiego tworzenia MVP
• Skalujcie MVVM/VIPER z produktami o długiej ścieżce rozwoju.
• Zakładając, że aplikacja będzie oparta na kilku interfejsach API lub informacjach w czasie rzeczywistym, twoja architektura powinna być w stanie obsługiwać przepływy stanowe i asynchroniczne

Aplikacje Apple UIKit

Aplikacje natywne firmy Apple zazwyczaj wykorzystują pragmatyczną wersję MVC z UIKit. Zapewniają one, że obowiązki nie są ze sobą mieszane i pokazują, że MVC można skalować, jeśli jest to robione w przemyślany sposób, z wykorzystaniem takich technik jak delegowanie i powiadomienia.

Uber i VIPER (następnie RIB)

Uber początkowo korzystał z MVC, ale wraz z rozwojem personelu i aplikacji kontrolery widoku stały się ogromne, a wprowadzanie zmian było niebezpieczne. Przeszli na VIPER, aby zwiększyć modułowość, testowanie i równoległy rozwój, a ostatecznie ulepszyli go do RIB.

Stworzenie udanej aplikacji na iOS to coś więcej niż napisanie czystego kodu — zaczyna się od wyboru odpowiedniego wzorca architektury aplikacji iOS. Wzorce architektury nie są rozwiązaniami typu „plug and play”. Są to modele decyzyjne, które determinują wydajność, łatwość konserwacji, szybkość dostarczania i długoterminowe koszty. Ponieważ MVC jest bardzo prosty, a MVVM i VIPER są tak reaktywne, jak to tylko możliwe, każdy z tych wzorców jest bardziej odpowiedni do konkretnych potrzeb. Ponieważ SwiftUI i Combine przesunęły główny kierunek rozwoju iOS w stronę projektowania deklaratywnego i reaktywnego, podejścia takie jak MVVM i TEA stają się coraz bardziej przydatne w zakresie zarządzania stanem i ponownego wykorzystania interfejsu użytkownika. Nie chodzi o modną architekturę, ale raczej o architekturę odpowiednią do ambicji związanych z produktem, możliwości personelu i planu działania, aby aplikacja była szybka, niezawodna i łatwa w rozwoju.