组件库的二进制化

之前有两篇文章：

• iOS依赖库管理工具之CocoaPods
• CocoaPods应用篇之搭建并发布自己的私有库

这两篇实际上是整个组件化开发的一个基础技术。关于组件化，首先我们需要知道怎么去创建以及发布我们的组件；然后才是怎么使用我们的组件库，在上面的两篇文章里，就是分别介绍这两部分内容的。如果是纯源码管理组件库，并不能提升我们的编译速度。本篇会介绍一下，怎么将我们的组件库二进制化，来实现编译效率的提升。

1.静态库和动态库

首先我们先要明白一个概念，什么是库？

库是程序代码的集合，将N个文件组织起来，是共享程序代码的一种方式。

库有两种类型：

• 开源库：源代码是公开的，可以看到每个实现文件（.m文件）的实现，例如GitHub上的常用的开源库：AFNetworking、SDWebImage等；
• 闭源库：不公开源代码，是经过编译后的二进制文件，看不到具体的实现。闭源库又分为：静态库 和 动态库。

1.1静态库

静态库有两种：.a的静态库和.framework的静态库。

运用场景：

• 保护自己的核心代码，如讯飞语言摸索了好多年探索出的结果当然要保护起来了，都公开了公司还怎么生存。
• 将MRC的项目打包成静态库，可以在ARC下直接使用，不用转换。如别人使用MRC写的开源库，放到自己ARC项目中，需要对每个文件加一个编译参数 -fno-objc-arc,这样相对来说麻烦，将整个工程打包成静态库直接放到项目中即可，也不用对每个文件添加编译选项。

优点：

• 模块化，分工合作，提高了代码的复用及核心技术的保密程度；
• 避免少量改动经常导致大量的重复编译连接；
• 可以重用。

1.2动态库

动态库有三种：.framework、dylib和.tbd

优点：

• 使用动态库，可以将最终可执行文件体积缩小，将整个应用程序分模块，团队合作，进行分工，影响比较小；
• 使用动态库，多个应用程序共享内存中得同一份库文件，节省资源；
• 使用动态库，可以不重新编译连接可执行程序的前提下，更新动态库文件达到更新应用程序的目的；
• 应用插件化；
• 软件版本实时模块升级；
• 在其它大部分平台上，动态库都可以用于不同应用间共享， 共享可执行文件，这就大大节省了内存。iOS平台 在 iOS8 之前，苹果不允许第三方框架使用动态方式加载，从 iOS8 开始允许开发者有条件地创建和使用动态框架，这种框架叫做 Cocoa Touch Framework。虽然同样是动态框架，但是和系统 framework 不同，app 中使用 Cocoa Touch Framework 制作的动态库 在打包和提交 app 时会被放到 app main bundle 的根目录 中，运行在沙盒里，而不是系统中。也就是说，不同的 app 就算使用了同样的 framework，但还是会有多份的框架被分别签名，打包和加载。不过 iOS8 上开放了 App Extension 功能，可以为一个应用创建插件，这样主app和插件之间共享动态库还是可行的。苹果系统专属的framework 是共享的（如UIKit）, 但是我们自己使用 Cocoa Touch Framework 制作的动态库是放到 app bundle 中，运行在沙盒中的。

1.3静态库和动态库的区别

• 静态库：链接的时候，会被完整的复制到可执行文件中，如果多个App都使用了同一个静态库，那么每个App都会拷贝一份，缺点是浪费内存。比如说你手机里有两个App，支付宝和微信，有一个静态库A，这个A会在支付宝和微信里面分别拷贝一份，这样手机里会有两份。
• 动态库：只有一份，运行时会动态加载到内存，系统只会加载一次，多个程序共用一份，节约了内存。同上面，如果是动态库的话，在手机里只会有一份。
• .a文件肯定是静态库，.dylib和.tbd肯定是动态库，.framework可能是静态库也可能是动态库；
• 项目中如果使用了自己定义的动态库，苹果是不允许上架的，在iOS8.0以后苹果开放了动态加载.dylib的接口，用于挂载.dylib动态库。
• 静态库和动态库是相对编译期和运行期的：静态库在程序编译时会被链接到目标代码中，程序运行时将不再需要改静态库；而动态库在程序编译时并不会被链接到目标代码中，只是在程序运行时才被载入，因为在程序运行期间还需要动态库的存在。

 

2.静态库制作

2.1 .a静态库制作

新建项目，选择模板“Cocoa Touch Static Library”，如下图所示:

建立好项目之后，先写一个简单的方法，然后分别使用真机和模拟器编译，可以看到在Products目录下，生成了两个不同的结果，分别是真机版本和模拟器版本：

为什么是分开的呢？因为模拟器和真机的架构方式是不一样的。

从上面的截图可以看到，编译结果中是没有.h文件的，而我们的静态库是需要对外提供.h文件的。我们怎么添加呢？可以通过下面的方式来添加：

 

然后重新编译，可以看到目录中多了.h文件：

这时，我们将这个编译好的.a文件和.h文件，添加到一个测试工程里面，然后用模拟器运行，结果会怎么样呢？

从运行结果可以看到，直接报错了，报错信息是：

这时因为静态库是使用真机编译的，而测试工程中是使用模拟器运行，两者架构不同。关于架构和指令的介绍，可以参考：iOS指令集。

那么怎么查看一个静态库使用的架构呢？可以通过这个指令：

lipo -info 你的静态库.a

这时候在静态库工程中，选择模拟器进行编译，将结果再拷贝到测试工程中，运行就不会报错了。

【注意】：iPhone 5及以下的模拟器设备的架构是i386，和5s及以上的模拟器设备是不一样的。如果需要同时支持，可在工程中如下位置配置：

上面配置的意思就是，只要选择的是模拟器，就把所有模拟器的架构都包含，而不仅仅是当前编译的模拟器架构。

现在有一个新的问题：实际开发中，我们通常是需要在模拟器和真机中调试的，而上面可以看到，在模拟器和真机中编译的结果是两份，怎么办呢？能否合成一个？答案是肯定的：

lipo -create 真机中的静态库文件 模拟器中的静态库文件 -output libStaticCompose.a

因此上面示例的就可以用这个指令来合成：

lipo -create /Users/GofLee/Library/Developer/Xcode/DerivedData/GofStaticLib-ceiyclgkffneybhfaiukiergwvos/Build/Products/Debug-iphoneos/libGofStaticLib.a /Users/GofLee/Library/Developer/Xcode/DerivedData/GofStaticLib-ceiyclgkffneybhfaiukiergwvos/Build/Products/Debug-iphonesimulator/libGofStaticLib.a -output libStaticCompose.a

合成之后，我们可以通过指令来查看合成的.a文件的架构：

从结果可以看到，x86_64是支持的模拟器架构；arm64是支持的真机架构，两者都支持。

不过合成之后的包，有个很明显的问题：比单独的仅支持真机架构或模拟器架构的.a文件要大，大致是两者之和。

另外，还有一个问题，上面的静态库都是在Debug模式下生成的，而我们上传Store的都是Release包，那么该怎么配置成Release模式呢？很简单，通过在Scheme中做相应的修改即可：

2.2 Framework静态库制作

上一小节讲了.a静态库的制作，而实际在组件化开发中，很少使用.a静态库，一般都是用.framework的静态库，因为使用.a静态库，还需要单独去拷贝.h文件；而.framework静态库本身是一个文件夹，里面包含了.h和.a文件。本节就来分析.framework的静态库制作。

首先，我们创建一个工程，选择模板，如下图所示：

创建好工程之后，先简单的添加一个GofPerson的类，然后编译，结果如下：

从结果可看到，在Headers中，并没有包含自己创建的GofPerson头文件，那么怎么添加呢？看下图：

重新编译，可以看到上面的Headers目录中，有了GofPerson.h文件。工程中默认生成的GofFrameworkLib.h文件没什么太大用，可以直接删掉。

其他的操作同上一小节操作，合成和.a静态库一样，可以使用指令：

lipo -create /Users/GofLee/Library/Developer/Xcode/DerivedData/GofFrameworkLib-enfuhseneqqtszcnpxtddsauuxbs/Build/Products/Debug-iphoneos/GofFrameworkLib.framework/GofFrameworkLib /Users/GofLee/Library/Developer/Xcode/DerivedData/GofFrameworkLib-enfuhseneqqtszcnpxtddsauuxbs/Build/Products/Debug-iphonesimulator/GofFrameworkLib.framework/GofFrameworkLib -output GofFrameworkLib

Framework静态库编译完成之后，我们也可以放到test工程中来使用，要注意一点：Framework的静态库是一个文件夹，因此import的时候，不能和.a静态库一样引入，如下图所示：

直接运行，会有一个崩溃，如下图所示：

这是为什么呢？我们先来看一下我们在Framework静态库工程中生成包的类型，使用如下指令即可：

file GofFrameworkLib

如下所示：

从结果可以看出，该Framework是一个动态库，怎么办呢？

在Framework静态库工程的如下配置，修改成“Static Library”，如图所示：

然后重新编译即可。重新执行“file”指令，结果如下：

将重新编译的Framework静态库，拷贝到test工程中，可以看到能正常运行了。

静态库中需要留意一下资源文件的添加，最好是使用bundle的方式。

2.3静态库测试

从上一两小节的操作中，其实是有一个问题的：我们的静态库工程，并不是一个完整运行的项目，只是包含静态库的一些源码。但这些源码的测试路径，并没有方式去实际操作。如果是添加到我们的测试工程中，因为静态库是看不到源码的，我们也没有办法去做一个有效的调试，怎么办呢？

可以通过混合工程的方式来实现。

首先，我们先创建一个普通工程GofLibTest，然后在这个工程里面，选择项目--Targets-新建，如下图所示：

这里，我创建了一个名为GofStaticFramework的静态库，如下图所示：

同样的，我们可以给这个GofStaticFramework静态库，添加一些类，这里新建了一个GofPerson类，里面添加了一个类方法run。

然后在GofLibTest工程中，调用GofPerson类，可以看到是完全正常的，如下图所示：

从上面可以看出，这样写出来的静态库，是可以测试，并进行调试的。

2. 4MRC下的静态库

我们知道，如果直接在我们的工程中以源码的方式添加一个MRC方式管理内存的类，需要在工程配置中，给该类做一个MRC的标识，如果这样的类很多，怎么办？

这个时候，我们就可以考虑使用静态库的方式，静态库使用MRC，在集成到我们的工程中时，是不需要单独去加MRC的标识的，能直接使用。

2.5静态库的分离

前面讲了静态库的合并，这在开发阶段挺有帮助，使得我们的静态库可以在模拟器和真机上都能正常运行。但这样存在一个问题，就是合并的静态库文件，会使得我们的安装包变大，那么有没有办法，在上传到Store的安装包，对静态库做分离呢？因为在Store里的安装包，我们是没有必要在模拟器上运行的。

这个是可以的，我们可以使用移除的方式来做操作，完整的指令和结果如下所示：

➜  Products lipo -info libGofStaticLib.a
Architectures in the fat file: libGofStaticLib.a are: x86_64 arm64
➜  Products lipo -remove x86_64 libGofStaticLib.a -output libGofStaticLibThin.a
➜  Products lipo -info libGofStaticLibThin.a
Architectures in the fat file: libGofStaticLibThin.a are: arm64
➜  Products lipo -info libGofStaticLib.a
Architectures in the fat file: libGofStaticLib.a are: x86_64 arm64

上面是使用remove指令完成的，其实也可以使用thin指令来完成，比如说只想保留arm64架构的，则可以使用如下指令：

➜  Products lipo -info libGofStaticLib.a
Architectures in the fat file: libGofStaticLib.a are: x86_64 arm64
➜  Products lipo -thin arm64 libGofStaticLib.a -output libGofStaticLibThin2.a
➜  Products lipo -info libGofStaticLibThin2.a
Non-fat file: libGofStaticLibThin2.a is architecture: arm64
➜  Products lipo -info libGofStaticLib.a
Architectures in the fat file: libGofStaticLib.a are: x86_64 arm64

3.项目二进制化

在上一章节，详细介绍了静态库的制作，包括静态库的合并和分离，这一部分，讲一下静态库在我们组件化中的应用。 

在我们封装一个组件库的时候，希望是能用源码开发，并能方便调试，这样我们能快速的进行开发和修改组件库的BUG。但将组件库应用在主工程中的时候，我们大部分时候是不需要去修改组件库源码的，这时我们希望的是能快速编译，并且稳定的满足我们的功能要求。

总结起来就是：开发组件库阶段，使用源码；使用组件库阶段，使用二进制化。当然，有时候，我们在使用组件库阶段，也希望能够使用源码的方式，特别是在定位问题的时候。

我们可以使用什么方式来同时满足这个诉求点呢？

答案是：使用2.3小节介绍的混合工程的方式。这里我新建了一个GofMediator的工程，项目结构如图所示：

当然，如同上一章节的介绍，要创建一个静态库，有四个地方需要注意：

• Build Settings配置：修改"Build Active Architecture Only"选项为NO，这样在编译模拟器和真机版本时，自动加上所有支持的架构；
• Build Settings配置：修改“Mach-O Type”类型为“Static Library”，它默认的是“Dynamic Library”；
• Build Phases配置：将要对外提供的头文件(.h)，在“Headers”中，从“Project”中移动到“Public”中；
• Scheme配置：修改成Release模式。

编写完我们的代码之后，接下来就是将静态库进行发布，核心就是编辑podspec文件，为了同时支持源码和静态库的方式，可以采取添加环境变量的方式。podspec文件示例：

Pod::Spec.new do |s|
  s.name             = "GofMediator"
  s.version          = "0.0.1"
  s.summary          = "中间件"
  s.description      = <<-DESC
                       中间件.
                       DESC
  s.homepage         = "https://gitee.com/LeeGof/GofMediator.git"
  s.license          = { :type => 'MIT', :file => 'LICENSE' }
  s.author           = { "LeeGof" => "ligaofeng0927@163.com" }
  s.source           = { :git => "git@gitee.com:LeeGof/GofMediator.git", :tag => s.version.to_s }
  #存在环境变量，则导入源码
  if ENV['Mediator']
    s.source_files     = "GofMediator/*.{h,m}"
    s.public_header_files = 'GofMediator/*.h'
  else #不存在环境变量，导入静态库
    s.vendored_frameworks = 'GofMediatorLib/GofMediator.framework'
    s.source_files     = "GofMediator/*.h"
  end
  
  s.platform     = :ios, '9.0'
  s.requires_arc = true
  s.frameworks = 'Foundation', 'UIKit'

end

核心地方就是上面加粗的位置，然后通过相应的校验以及发布指令，将组件库发布出去(可参考 CocoaPods应用篇之搭建并发布自己的私有库)。

使用的时候，我们可以在主工程中的Podfile文件中，通过这一句代码引入组件库：

pod 'GofMediator', '0.0.1'

然后执行指令：

pod install

就可导入静态库到主工程中。如果想导入源码，只需要修改一下指令即可：

Mediator=1 pod install

这种切换很方便，但有时候因为缓存的原因，可能导致源码和Framework出现一些问题，这个时候，可以通过下面的指令来清除缓存：

pod cache clean --all

这样如果问题还是存在的话，可以重新导入组件库再试即可。

附录：pod packager制作静态库

是一个打包工具, 可以把代码打包成静态库(.a和.framework)和动态库(.framework)，当然从上面的章节中，可以看到使用Xcode也可以打包, 只是比较麻烦，使用pod package可以简化我们生成静态库的操作。

安装pod package 

使用如下指令安装：

sudo gem install cocoapods-packager

查看pod package的相关参数：

pod package --help

重要参数介绍：

//强制覆盖之前已经生成过的二进制库 
--force

//生成静态.framework 
--embedded

//生成静态.a 
--library

//生成动态.framework 
--dynamic

//动态.framework是需要签名的，所以只有生成动态库的时候需要这个BundleId 
--bundle-identifier

//不包含依赖的符号表，生成动态库的时候不能包含这个命令，动态库一定需要包含依赖的符号表。 
--exclude-deps

//表示生成的库是debug还是release，默认是release。--configuration=Debug 
--configuration

//表示不使用name mangling技术，pod package默认是使用这个技术的。我们能在用pod package生成二进制库的时候会看到终端有输出Mangling symbols和Building mangled framework。表示使用了这个技术。
//如果你的pod库没有其他依赖的话，那么不使用这个命令也不会报错。但是如果有其他依赖，不使用--no-mangle这个命令的话，那么你在工程里使用生成的二进制库的时候就会报错：Undefined symbols for architecture x86_64。
--no-mangle

//如果你的pod库有subspec，那么加上这个命名表示只给某个或几个subspec生成二进制库，--subspecs=subspec1,subspec2。生成的库的名字就是你podspec的名字，如果你想生成的库的名字跟subspec的名字一样，那么就需要修改podspec的名字。 
这个脚本就是批量生成subspec的二进制库，每一个subspec的库名就是podspecName+subspecName。
--subspecs

//一些依赖的source，如果你有依赖是来自于私有库的，那就需要加上那个私有库的source，默认是cocoapods的Specs仓库。--spec-sources=private,https://github.com/CocoaPods/Specs.git。
--spec-sources

附录：cocoapods-generate 

• cocoapods-generate 

创建工程指令示例：

pod lib create GofNetworking