[移动开发]iOS 开发中的『库』

看文章之前，你可以看下下面几个问题，如果你都会了，或许可以不看。

• .framework 是什么？怎么制作？
• 谈一谈自己对动态库和静态库的理解。
• 在项目中如何使用动态framework的 APP ？使用了动态framework 的 APP 能上架 Appstore 么？
• 可以通过 framework 的方式实现 app 的热修复么？

动态库 VS. 静态库

首先你得搞清楚，这两个东西都是编译好的二进制文件。就是用法不同而已。**为什么要分为动态和静态两种库呢？**先看下图：

app 可执行文件

这个目标 app 可执行文件就是 ipa解压缩后，再显示的包内容里面与app同名的文件

静态库

对于静态库而言，在编译链接的时候，会将静态库的所有文件都添加到 目标 app
可执行文件中,并在程序运行之后，静态库与 app 可执行文件 一起被加载到同一块代码区中。

苹果的官方文档中有静态库的解释

• 静态库：当程序在启动的时候，会将 app 的代码(包括静态库的代码）一起在加载到 app 所处的内存地址上。
• 相比于静态库 的方案，使用动态库将花费更多的启动时间和内存消耗。还会增加可执行文件的大小。

动态库

在编译链接的时候，只会将动态库被引用的头文件添加到目标 app 可执行文件

苹果的官方文档中有对动态库的解释

• 动态库:可以在 运行 or 启动 的时候加载到内存中，加载到一块**独立的于 app ** 的内存地址中

举个例子

假设 UIKit 编译成静态库和动态库的大小都看成 1M , 加载到内存中花销 1s现在又 app1 和 app2 两个 app

• app1 静态库和app2 静态库

app1 启动的时候, 需要花销 2s
同时内存有 2M 分配给了 app1

同样的道理 加上 app2 的启动时间和内存消耗

采用静态库的方案，一共需要花销 4s 启动时间、4M 内存大小、4M 安装包大小

• app1 动态库和app2 动态库

对于启动和 app1 可能花费一样的时间

但是在启动 app2 的时候 不用再加载 UIKit 动态库 了。减少了 UIKit 的重复 使用问题，

一共花销 3s启动时间、3M 内存大小、4M 安装包大小。

动态库 和静态库的总结

动态库的形式 来优化系统

而很多 app 都会使用很多相同的库，如 **UIKit **、 CFNetwork 等

苹果为了加快 app 启动速度、
减少内存消耗、
减少安装包体积大小，
采用了大量 动态库的形式 来优化系统

dyld 的共享缓存

在 OS X 和 iOS 上的动态链接器使用了共享缓存，共享缓存存于 /var/db/dyld/。对于每一种架构，操作系统都有一个单独的文件，文件中包含了绝大多数的动态库，这些库都已经链接为一个文件，并且已经处理好了它们之间的符号关系

• 当加载一个 Mach-O 文件 (一个可执行文件或者一个库) 时，动态链接器首先会检查 共享缓存
  看看是否存在其中，如果存在，那么就直接从共享缓存中拿出来使用
• 每一个进程都把这个共享缓存映射到了自己的地址空间中。这个方法大大优化了 OS X 和 iOS 上程序的启动时间。

两者都是由*.o目标文件链接而成。都是二进制文件，闭源。

.framework VS .a

• .a是一个纯二进制文件，不能直接拿来使用，需要配合头文件、资源文件一起使用。在 iOS 中是作为静态库的文件名后缀。
• .framework中除了有二进制文件之外还有资源文件，可以拿来直接使用。
• 在不能开发动态库的时候，其实 『.framework = .a + .h + bundle』。而当 Xcode 6
  出来以后，我们可以开发动态库后**『.framework = 静态库/动态库 + .h + bundle』**

.tbd VS .dylib

• 对于静态库的后缀名是**.a**，那么动态库的后缀名是什么呢？
• 可以从 libsqlite3.dylib 这里我们可以知道 .dylib 就是动态库的文件的后缀名。
• 那么 .tbd 又是什么东西呢？其实，细心的朋友都早已发现了从 Xcode7 我们再导入系统提供的动态库的时候，不再有**.dylib了，取而代之的是.tbd**。而 .tbd 其实是一个YAML本文文件，描述了需要链接的动态库的信息。主要目的是为了减少app 的下载大小。具体细节可以看这里

小总结

• 首先，相比较与静态库和动态库，动态库在包体积、启动时间还有内存占比上都是很有优势的。
• 为了解决 .a 的文件不能直接用，还要配备 .h 和资源文件，苹果推出了一个叫做 .framework 的东西，而且还支持动态库。

Embedded VS. Linked

OK，前面说了那么多，那么如果我们自己开发了一个动态framework 怎么把它复制到 dyld 的共享缓存 里面呢？

• 一般来说，用正常的方式是不能滴，苹果也不允许你这么做。（当然不排除一些搞逆向的大神通过一些 hack 手段达到目的）
• 那么，我们应该如何开发并使用我们自己开发的 动态framework 呢？
• 那就是 Embedded Binaries。

Embedded Binaries

Embedded 的意思是嵌入，但是这个嵌入并不是嵌入 app 可执行文件，而是嵌入 app 的 bundle 文件。当一个 app 通过 Embedded 的方式嵌入一个 app 后，在打包之后解压 ipa 可以在包内看到一个 framework 的文件夹，下面都是与这个应用相关的动态framework。在 Xcode 可以在这里设置,图中红色部分：

那么问题又来了，下面的 linked feameworks and libraries 又是什么呢？

首先在 linded feameworks and libraries
这个下面我们可以连接系统的动态库、自己开发的静态库、自己开发的动态库。

• 对于这里的静态库而言，会在编译链接阶段连接到app可执行文件中，
• 而对这里的动态库而言，虽然不会链接到app可执行文件中，但是会在启动的时候就去加载这里设置的所有动态库

如果你不想在启动的时候加载动态库，可以在 linded feameworks and libraries
删除，并使用dlopen加载动态库。（dlopen 不是私有 api。）

- (void)dlopenLoad{
    NSString *documentsPath = [NSString stringWithFormat:@"%@/Documents/Dylib.framework/Dylib",NSHomeDirectory()];
    [self dlopenLoadDylibWithPath:documentsPath];
}

- (void)dlopenLoadDylibWithPath:(NSString *)path
{
    libHandle = NULL;
    libHandle = dlopen([path cStringUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding], RTLD_NOW);
    if (libHandle == NULL) {
        char *error = dlerror();
        NSLog(@"dlopen error: %s", error);
    } else {
        NSLog(@"dlopen load framework success.");
    }
}

关于制作过程

关于如何制作，大家可以看下raywenderlich家的经典教程《How to Create a Framework for iOS 》，中文可以看这里《创建你自己的Framework》

阅读完这篇教程，我补充几点。

• 首先，framework 分为Thin and Fat Frameworks。Thin 的意思就是瘦，指的是单个架构。而 Fat
  是胖，指的是多个架构。
• 要开发一个真机和模拟器都可以调试的 Frameworks 需要对Frameworks进行合并。合并命令是 lipolipo。 如果 app
  要上架 appstore 在提交审核之前需要把 Frameworks 中模拟器的架构给去除掉。
• 个人理解，项目组件化或者做 SDK 的时候，最好以 framework 的形式来做。

framework 的方式实现 app 的热修复

实现大致思路

• 下载新版的 framework
• 先到 document 下寻找 framework。然后根据条件加载 bundle or document 里的 framework。

	
	NSString *fileName = @"remote";
	
	NSArray* paths = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES);
	NSString *documentDirectory = nil;
	if ([paths count] != 0) {
		documentDirectory = [paths objectAtIndex:0];
	}

	NSFileManager *manager = [NSFileManager defaultManager];
	NSString *bundlePath = [[NSBundle mainBundle]
										 pathForResource:fileName ofType:@"framework"];
	
	BOOL loadDocument = YES;
	
	// Check if new bundle exists
	if (![manager fileExistsAtPath:bundlePath] && loadDocument) {
		bundlePath = [documentDirectory stringByAppendingPathComponent:[fileName stringByAppendingString:@".framework"]];
	}

• 再加载 framework

	// Load bundle
	NSError *error = nil;
	NSBundle *frameworkBundle = [NSBundle bundleWithPath:bundlePath];
	
	if (frameworkBundle && [frameworkBundle loadAndReturnError:&error]) {
		NSLog(@"Load framework successfully");
	}else {
		NSLog(@"Failed to load framework with err: %@",error);
		
	}

• 加载类并做事情

	// Load class
	Class PublicAPIClass = NSClassFromString(@"PublicAPI");
	if (!PublicAPIClass) {
		NSLog(@"Unable to load class");
		
	}
	
	NSObject *publicAPIObject = [PublicAPIClass new];
	[publicAPIObject performSelector:@selector(mainViewController)];

番外篇

从源代码到app

当我们点击了 build 之后，做了什么事情呢？

• 预处理（Pre-process）：把宏替换，删除注释，展开头文件，产生 .i 文件。
• 编译（Compliling）：把之前的 .i 文件转换成汇编语言，产生 .s文件。
• 汇编（Asembly）：把汇编语言文件转换为机器码文件，产生 .o 文件。
• 链接（Link）：对.o文件中的对于其他的库的引用的地方进行引用，生成最后的可执行文件（同时也包括多个 .o 文件进行 link）。