項目簡介
基于HeathKit和高德地圖開發健康跑步App，實現實時繪畫運動軌跡、健康數據管理功能。
做這個項目出于兩個原因：
1、喜歡跑步（也為了減減肥<(￣3￣)>）；
2、喜歡運用自己的知識實際，里面有我自己寫的一些開源組件（ 技術有限，設計得不好的地方，大家多多指導）；
運行效果如下：
項目目錄
Config目錄：接口配置文件、宏定義和頭文件配置文件；
AppINit目錄：關于App的啟動設置，如第三方SDK初始化、界面初始化、HeathKit初始化配置；
Module目錄：業務模塊，由以下這幾個模塊組成：公共模塊、跑步模塊、記錄模塊、個人模塊、設置模塊、登陸注冊模塊；
Resource目錄：圖片資源和字體資源；
RunKit目錄：一些類的拓展、工具類、網絡層方案、持久化存儲層方案；
Vendor目錄：一些不支持Cocoapod第三方庫；
Pod：支持Cocoapod第三方庫；
業務層架構
MVVM架構（使用Facebook的KVOController實現view和viewModel的綁定，項目往ReactCocoa遷移中）
viewModel如何設計？
viewModel負責從原始數據源獲取原始數據，運用對應的數據處理邏輯，轉化為view層顯示的數據。他不引入UIKit相關類，所以他與UI無關，也方便我們進行單元測試。實際上，它就是一層function core，理想上對于相同的輸入會導出相同的結果。所以viewmodel得設計主要包含三部分內容：輸入、輸出、命令，簡化成函數表達就是y = f(x),f函數指的是命令，x是輸入，y就是輸出，這里要注意輸出對外界來說只是一個只讀屬性。示例如下：
@interface ResultViewModel : NSObject
/**
* 跑步距離
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *distanceLabelText;
/**
* 跑步時間
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *timeLabelText;
/**
* 跑步步數
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *paceLabelText;
/**
* 卡路里
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *kcalLableText;
/**
* 消耗雞腿數
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *countLabelText;
/**
* 運動軌跡（不同顏色）
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSArray *colorSegmentArray;
/**
* 地圖顯示區域
*/
@property (nonatomic, assign, readonly) MKCoordinateRegion region;
/**
* 跑步排名
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *rank;
/**
* 網絡失敗
*/
@property (nonatomic, strong, readonly) NSNumber *netFail;
/**
* 構造器
*
* @param run 跑步記錄
*
* @return
*/
- (instancetype)initWithRunModel:(Run *)run;
/**
* 上傳跑步記錄并獲取排名
*/
- (void)postRunRecordToServerAndGetRank;
/**
* 僅僅獲取獲取跑步排名
*/
- (void)getRankData;
@end
viewModel與view如何綁定？
綁定的目的就是為了解決view與viewModel通信的問題。MVVM天然最好的綁定機制就是Facebook的ReactCocoa，它是函數式響應式編程思想的一個體現，它的核心就是響應數據的變化、統一異步編程模型，綁定的具體做法就是view層通過訂閱viewModel上面的信號，先模擬處理一遍，這里模擬的意思是先從腦海里過一遍邏輯，實際不響應，當有信號發過來的時候才實際觸發。
但是他需要一定的學習成本，學習成本較大，本人也在不斷學習當中，所有我們換種方式來實現這種響應機制。想一下，cocoa中是不是有提供這種監聽-響應的機制，沒錯，就是KVO，但是原生KVO寫起來會惡心死人，所有我們可以借助Facebook提供一個KVO框架（kvoController）來實現優雅的綁定。（Facebook真是為了iOS的開發做出很多貢獻，開源了那么多好用的工具）。
綁定方式就是view層 kvo viewModel層的readonly屬性，一旦屬性變化就觸發響應的處理邏輯。示例如下：
[self.KVOController observe:self.viewModel keyPath:@"rank" options:NSKeyValueObservingOptionNew block:^(id observer, id object, NSDictionary *change) {
if (self.viewModel.rank) {
self.recordCardView.rankLabel.text = self.viewModel.rank;
[UIApplication sharedApplication].networkActivityIndicatorVisible = NO;
}
}];
功能實現
項目搭好條條框框，現在來分析具體的功能實現。本項目有兩個功能，一個是跑步，另外一個就是記錄，每個大功能點下又分幾個小功能點，功能的示意圖如下：
跑步
這里主要分析跑步過程的具體邏輯，界面如下：
源碼在這個文件："NewRunViewModel.m"
跑步數據源
跑步數據來源定位，這里定位SDK選擇高德SDK，雖然原生也是高德地圖，但經過測試發現原生的定位很不準，我也不知道具體原因是什么。
定義一個定位管理器，設置好相應的配置參數，因為為了跑步數據的精確度，所以將定位的準確度設置為最好，調用 [self.locationManager startUpdatingLocation]開啟持續定位，具體實現如下：
-(AMapLocationManager *)locationManager{
if (!_locationManager) {
_locationManager = [[AMapLocationManager alloc] init];
_locationManager.delegate = self;
_locationManager.desiredAccuracy = kCLLocationAccuracyBest;
_locationManager.distanceFilter = kCLDistanceFilterNone;
//設置允許后臺定位參數，保持不會被系統掛起
[_locationManager setPausesLocationUpdatesAutomatically:NO];
if([[[UIDevice currentDevice] systemVersion] floatValue]>9.0){
[_locationManager setAllowsBackgroundLocationUpdates:YES];//iOS9(含)以上系統需設置
}
}
return _locationManager;
}
定位成功后會不斷的回調AMapLocationManagerDelegate的- (void)amapLocationManager:(AMapLocationManager *)manager didUpdateLocation:(CLLocation *)location方法，并不是所有定位數據都是有效，需要對數據進行過濾，過濾的依據就是horizontalAccuracy和時間偏差。horizontalAccuracy表示水平準確度，這么理解，它是以定位點為圓心的半徑，返回的值越小，證明準確度越好，如果是負數，則表示corelocation定位失敗，我們知道GPS信號會受地域的影響，有時強，有時弱，設置30是一個中和的做法，因為我們不能保證每次定位回來的數據都是絕對精確，如果設置得太小，可能過濾得到的數據很少，太大就會誤差太大。howRecent用于計算定位結果與當前時間偏差，如果偏差超過2秒就過濾，這個2秒也是一個中和值。過濾完數據就可以計算跑步的距離，保存在_distance這個全局變量中。
- (void)amapLocationManager:(AMapLocationManager *)manager didUpdateLocation:(CLLocation *)location {
if (location.horizontalAccuracy < 30) {
NSDate *eventDate = location.timestamp;
NSTimeInterval howRecent = [eventDate timeIntervalSinceNow];
if (fabs(howRecent) < 2.0 ) {
if (self.locations.count > 0) {
_distance += [location distanceFromLocation:self.locations.lastObject];
}
[self.locations addObject:location];
}
}
}
獲取數據之后怎么實時刷新UI呢？
我的做法是在NewRunViewController開啟一個定時器，時間間隔是1s，每隔1秒往VM傳運動時間，運動時間相當于函數的自變量，經過VM處理后，它會給C發數據改變的信號，信號相對于函數的因變量。實現如下：
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0f
target:self
selector:@selector(eachSecond:)
userInfo:nil
repeats:YES];
/**
* 運動計數器回調
*
* @param timer
*/
- (void)eachSecond:(NSTimer*)timer {
_seconds++;
self.viewModel.duration = _seconds;
}
//下面是綁定的代碼，監聽VM傳過來的信號，有變化就刷新UI
[self.KVOController observe:self.viewModel keyPath:@"runDataChange" options:NSKeyValueObservingOptionOld block:^(id observer, id object, NSDictionary *change) {
if ([self.viewModel.runDataChange boolValue]) {
[_boardView configureViewWithViewModel:self.viewModel.currentRunData];
}
}];
智能判斷跑步狀態
通過CMMotionManager（是蘋果的運動管理器框架，可以獲取設備加速計、陀螺儀的即時數據）來智能判斷跑步狀態，以決定是否繼續記錄。這個功能點體現在當用戶運動幅度變小的時候，小到一定程度的時候，app就判斷用戶處于休息階段，當這個階段持續超過8秒就暫停跑步記錄，進入以下狀態：
但用戶又開始運動的時候，運動幅度到達一定程度的時候，有開啟跑步狀態。
它的實現原理是通過陀螺儀來實現(暫時還沒適配舊版本手機，因為iphone5以下沒有陀螺儀)，一般我們跑步的時候，手機拿在手上或者放在褲袋里，所以y軸和z軸偏移最大也最頻繁，所以通過判斷y軸和z軸的加速度，如果他們的加速度小于2，則用戶不處于跑步狀態，這個2的值是自己試出來- -，如果大家有更好的依據歡迎到github issue我。具體實現如下：
NSOperationQueue* queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
/**
* 陀螺儀是否可用
*/
if (self.motionManger.gyroAvailable) {
[self.motionManger startGyroUpdatesToQueue:queue withHandler:^(CMGyroData * _Nullable gyroData, NSError * _Nullable error) {
CGFloat y = gyroData.rotationRate.y;
CGFloat z = gyroData.rotationRate.z;
if (fabs(y)>2||fabs(z)>2) {
_stopCount = 0;
if(![self.isRunning boolValue]) self.isRunning = @YES;
}else{
_stopCount++;
if (_stopCount > 8) {
if([self.isRunning boolValue]) self.isRunning = @NO;
}
}
}];
}else{
NSLog(@"陀螺儀不可用");
}
運動軌跡
我將運動軌跡的繪畫邏輯分離到MapViewController中，里面也有一個定位管理對象，定位成功也會不斷的回調，相比NewRunController回調的處理，這里的處理多了對地圖的處理，通過兩個坐標確定一條線，并把線添加到地圖上，代碼如下：
- (void)amapLocationManager:(AMapLocationManager *)manager didUpdateLocation:(CLLocation *)location {
if (location.horizontalAccuracy < 30) {
_firstLocate = NO;
NSDate *eventDate = location.timestamp;
NSTimeInterval howRecent = [eventDate timeIntervalSinceNow];
if (fabs(howRecent) < 2.0 && location.horizontalAccuracy < 30) {
if (self.locations.count > 0) {
CLLocationCoordinate2D coords[2];
coords[0] = ((CLLocation *)self.locations.lastObject).coordinate;
coords[1] = location.coordinate;
MKCoordinateRegion region =
MKCoordinateRegionMakeWithDistance(location.coordinate, 500, 500);
[self.myMapView setRegion:region animated:YES];
[self.myMapView addOverlay:[MKPolyline polylineWithCoordinates:coords count:2]];
}
[self.locations addObject:location];
}
}else{
if (_firstLocate) {
MKCoordinateRegion region =
MKCoordinateRegionMakeWithDistance(location.coordinate, 500, 500);
[self.myMapView setRegion:region animated:YES];
_firstLocate = NO;
}
}
}
通過mapView的一個delegate方法設置軌跡的相關屬性
- (MKOverlayRenderer *)mapView:(MKMapView *)mapView rendererForOverlay:(id < MKOverlay >)overlay {
if ([overlay isKindOfClass:[MKPolyline class]]) {
MKPolyline *polyLine = (MKPolyline *)overlay;
MKPolylineRenderer *aRenderer = [[MKPolylineRenderer alloc] initWithPolyline:polyLine];
aRenderer.strokeColor = UIColorFromRGB(0x43B5FE);
aRenderer.lineWidth = 3;
return aRenderer;
}
return nil;
}
保存跑步記錄
數據保存在本地數據庫中，出于學習的目的，我這邊持久層選擇了CoreData，它是蘋果推薦的持久層存儲框架，底層是sqlite，做了面向對象的封裝。上手有點難度，需要一定的學習成本，關于CoreData的具體使用，大家自行Google或baidu，在這里就不展開將。我們通過.xcdatamodeld可以十分方便地創建我們的實體對象，該項目主要有兩個實體對象：跑步記錄、實時位置數據，兩者是有關聯的，一次跑步數據關聯著一系列實時位置數據。
當時在設計數據存儲方案的時候，遇到這樣一個問題：
如果用戶沒登錄就發起跑步，跑步結束后數據插入到數據庫，這些數據是沒有用戶認領的。當用戶登陸的時候，這部分無用戶態的數據該如何處理。當用戶退出登陸的時候，原有記錄的數據是保存還是清除？保存又該如何處理呢？
后來我參考了Nike的Running的處理邏輯，一旦登陸用戶，這些無用戶態的數據就被登陸用戶認領，退出登錄數據保存在本地。
既然處理邏輯想好了，這么數據存儲方案要如何讓設計呢？
大家可以看我基于CoreData封裝的CoreDataManager：
@interface CoreDataManager : NSObject
/**
* 臨時管理上下文對象
*/
@property (readonly, strong, nonatomic) NSManagedObjectContext *tempManagedObjectContext;
/**
* 管理上下文對象
*/
@property (readonly, strong, nonatomic) NSManagedObjectContext *managedObjectContext;
/**
* 全局管理類
*
* @return
*/
+ (CoreDataManager *)shareManager;
/**
* 切換數據庫，如果沒有就新建
*
* @param name 數據庫名字
*/
- (void)switchToDatabase:(NSString *)name;
/**
* 切換到臨時數據庫
*/
- (void)switchToTempDatabase;
/**
* 保存上下文對象
*/
- (void)saveContext;
/**
* 保存臨時上下文對象
*/
- (void)saveTempContext;
@end
為了讓大家更好地了解這個方案，我普及一點點CoreData的知識，CoreData框架包含三層內容：
1、底層數據庫；
2、持久化存儲助手，作為業務層與持久層的協調對象，負責從數據庫獲取數據并返回適合的數據給業務層：
3、管理上下文對象，參與具體的業務交互；
一個數據庫對應一個上下文對象，所以我的方案設計了兩個上下文對象，一個對應著存放臨時數據的數據庫，另一個對應存放用戶數據的數據。tempManagedObjectContext主要作用是為了獲取臨時數據用于合并數據庫，平時業務交互直接用managedObjectContext就行，因為底層會根據當前活躍的數據庫切換相應的上下文對象。切換數據庫的實現原理：
DBNAME = name;
_managedObjectContext = nil;
_persistentStoreCoordinator = nil;
用一個static變量存放數據庫的名字，數據庫的命名規則是以用戶的賬戶名的MD5哈希值作為用戶的數據庫名。因為切換了數據庫，上下文對象改變了，持久化存儲助手也改變，因為兩個都是懶加載，置為nil，到時會重新調用他們的getter方法，getter方法內部根據對應的DBNAME創建相應的對象。
切換數據庫的應用場景有三個：app初始化的時候、登陸的時候、退出登陸的時候。
跑步結果
效果如下：
這邊有個功能點就是根據不同速度繪畫不同顏色的運動軌跡。
實現原理：創建一個MKPolyline（地圖軌跡類）的派生類MultiColorPolyline，該類多了一個屬性color，用來記錄當前軌跡的顏色。將普通的軌跡轉化為帶顏色的軌跡實現邏輯放在MathController這個轉換的工具類中，具體代碼如下：
+ (NSArray *)colorSegmentsForLocations:(NSArray *)locations {
NSMutableArray *speeds = [NSMutableArray array];
double slowestSpeed = DBL_MAX;
double fastestSpeed = 0.0;
//獲取最慢速度和最快速度
for (int i = 1; i < locations.count; i++) {
Location *firstLoc = [locations objectAtIndex:(i-1)];
Location *secondLoc = [locations objectAtIndex:i];
CLLocation *firstLocCL = [[CLLocation alloc] initWithLatitude:firstLoc.latitude.doubleValue longitude:firstLoc.longtitude.doubleValue];
CLLocation *secondLocCL = [[CLLocation alloc] initWithLatitude:secondLoc.latitude.doubleValue longitude:secondLoc.longtitude.doubleValue];
double distance = [secondLocCL distanceFromLocation:firstLocCL];
double time = [secondLoc.timestamp timeIntervalSinceDate:firstLoc.timestamp];
double speed = distance/time;
slowestSpeed = speed < slowestSpeed ? speed : slowestSpeed;
fastestSpeed = speed > fastestSpeed ? speed : fastestSpeed;
[speeds addObject:@(speed)];
}
double midSpeed = (slowestSpeed + fastestSpeed)/2;
// 慢的用紅色
CGFloat s_red = 139/255.0f;
CGFloat s_green = 254/255.0f;
CGFloat s_blue = 132/255.0f;
// 不快不慢的用黃色
CGFloat m_red = 101/255.0f;
CGFloat m_green = 254/255.0f;
CGFloat m_blue = 249/255.0f;
// 快的用綠色
CGFloat f_red = 67/255.0f;
CGFloat f_green = 181/255.0f;
CGFloat f_blue = 254/255.0f;
NSMutableArray *colorSegments = [NSMutableArray array];
for (int i = 1; i < locations.count; i++) {
Location* firstLoc = [locations objectAtIndex:(i-1)];
Location* secondLoc = [locations objectAtIndex:i];
CLLocationCoordinate2D coords[2];
coords[0].latitude = firstLoc.latitude.doubleValue;
coords[0].longitude = firstLoc.longtitude.doubleValue;
coords[1].latitude = secondLoc.latitude.doubleValue;
coords[1].longitude = secondLoc.longtitude.doubleValue;
NSNumber * speed = [speeds objectAtIndex:(i-1)];
UIColor * color = [UIColor blackColor];
if (speed.doubleValue < midSpeed) {
double ratio = (speed.doubleValue - slowestSpeed) / (midSpeed - slowestSpeed);
CGFloat red = s_red + ratio * (m_red - s_red);
CGFloat green = s_green + ratio * (m_green - s_green);
CGFloat blue = s_blue + ratio * (m_blue - s_blue);
color = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1.0f];
} else {
double ratio = (speed.doubleValue - midSpeed) / (fastestSpeed - midSpeed);
CGFloat red = m_red + ratio * (f_red - m_red);
CGFloat green = m_green + ratio * (f_green - m_green);
CGFloat blue = m_blue + ratio * (f_blue - m_blue);
color = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1.0f];
}
MultiColorPolyline *segment = [MultiColorPolyline polylineWithCoordinates:coords count:2];
segment.color = color;
[colorSegments addObject:segment];
}
return colorSegments;
}
遍歷獲取最大速度和最小速度，根據速度與最大速度和最小速度比較，設置一個比例，根據比例調配相應的顏色，顏色的計算算法如上，就不展開講了。
小結
今天分析了大體框架和跑步模塊一些細節的實現，關于記錄模塊的分析我打算放在第二篇來分析，先做下預告，內容主要有三個：
實現view的復用機制解決內存暴漲問題、貝塞爾曲線與動畫實現一個優雅的數據展示界面、HeathKit框架的使用。
項目地址：github.com/caixindong/Running-Life---iOS，有問題歡迎大家提出討論，大家覺得不錯，就賞個star。
