Swift的使用體驗與生態(tài)發(fā)展之路

Swift 是一門多范式的編譯型語言，是 Apple 生態(tài)中的重要開發(fā)工具 。官網(wǎng)介紹 Swift 的設(shè)計目的是讓開發(fā)者們更容易編寫和維護正確的程序，使用體驗如下 ：

安全：所有編碼行為都以安全的方式進行。

快速：為了替代基于 C 的語言（C、C++、Objective-C），Swift 的性能必然不能相差太多，且必須持續(xù)可預測的，而不只是在一些特定情況下。

表達力強：受益于計算機科學幾十年的發(fā)展，Swift 提供了足夠有樂趣、現(xiàn)代的開發(fā)過程，且仍然在持續(xù)發(fā)展中。

Swiftlogo

# 誕生#

在 WWDC 2010 期間，Chris Lattner 剛帶團隊經(jīng)過大量的努力完成了 Clang 對 C++ 語言的支持，任務(wù)完成雖然開心，但其中真正細節(jié)的工作也讓人感到無比心累，由此 Chris Lattner 萌生了創(chuàng)造更好的語言的想法 [3]。

最開始 Chris Lattner 只是和 Bertrand Serlet、Dave Zarzycki 討論這個新語言的設(shè)計，語言名字叫“Shiny”，寓意“you’re building a shiny new thing”。當時雖然已經(jīng)有了很多想法，但新語言的未來其實是完全不確定的，因此在 Bertrand Serlet 的推動下，一些想法先在 Objective-C 得到了實現(xiàn)，比如 ARC、modules 甚至是 literals，這些特性都來自于背后 Swift 初期的一些討論。但也有 Objective-C 無法實現(xiàn)的，比如內(nèi)存安全，要實現(xiàn)內(nèi)存安全意味著大部分 C 代碼都要被移除，那 Objective-C 也不再是 Objective-C 。

Chris Lattner 自己實現(xiàn)了大部分基本架構(gòu)，但一個人不可能完成所有，2011 年 4 月經(jīng)過與管理層討論后，Chris Lattner 開始拉人入伙。這也是 Swift 第一次在內(nèi)部公開被審視，不可避免地收到了很多刺耳的反饋，但這可能也是很多項目成長的必經(jīng)之路，批判同時意味著關(guān)注，其中可能也指明了未來的方向。

團隊化運作后 Swift 發(fā)展飛快，2013 年 7 月開始 Swift 成為了蘋果開發(fā)者工具部門的重點項目 。在閉門開發(fā) 4 年后，2014 年 Swift 正式發(fā)布，當時官宣標簽是“Objective-C without C”，Swift 在設(shè)計上就可以與 Objective-C 共存。

# 演進#

Swift 1.0 在 WWDC 2014 首次亮相，由當時蘋果的軟件工程高級副總裁 Craig Federighi 正式發(fā)布，并邀請 Chris Lattner 上臺做了 Demo 演示。發(fā)布后第一個月的下載就超過了 1100 萬。

2015 年初 Stack Overflow 的調(diào)研中，Swift 是最受喜愛的編程語言 [6]。2015 年 11 月 Swift 正式開源，代碼托管在 GitHub，第一周的 clone 超過了 6 萬 ，可見初期開發(fā)者對于 Swift 的好奇與熱情。

2015 年 Stack Overflow 調(diào)研：最喜歡的語言

但 Swift 在 3.0、4.0 時期，一直有穩(wěn)定性問題，幾乎每年都有大變動，有一些更新是向后不兼容的，也意味著這個階段的 Swift 還未準備好應用于大型商業(yè)項目。

2019 年 Swift 5.0 發(fā)布，終于帶來了 ABI 穩(wěn)定。Swift 5.0 后，不再引入大的變動，不同版本的 Swift 最終可以編譯為同一個 App，這標志著 Swift 語言的成熟。2019 年另一個標志性事件是 SwiftUI 發(fā)布，意在統(tǒng)一所有蘋果設(shè)備的開發(fā)體驗。

Swift 的 TIOBE 指數(shù)變化及一些關(guān)鍵演進

目前 Swift 有完整的工具鏈支撐開發(fā)，融入了蘋果的開發(fā)者生態(tài)，替代 Objective-C 成為主流的蘋果生態(tài)開發(fā)語言已是必然趨勢。

2021 年 JetBrains 開發(fā)者調(diào)研：Swift and Objective-C 開發(fā)者人數(shù)對比

值得一提的是，Chris Lattner 在 2017 年離開蘋果加入了谷歌，在谷歌期間主導了 S4TF 項目，這也是 Swift 在 AI 領(lǐng)域的一次重要嘗試。2020 年 Chris Lattner 從谷歌離職，開始了 AI 編譯器的探索，目前 S4TF 項目已是歸檔狀態(tài)，但這個嘗試驗證了 Swift 應用于 AI 的可行性 ，Swift 在性能上較 Python 有一定優(yōu)勢。

# 蘋果官方生態(tài)#

# 工具鏈

官方提供的工具鏈是 Swift 生態(tài)的核心部分，除了 Swift 的編譯器、標準庫等，蘋果還提供了一系列支撐學習、開發(fā)的優(yōu)秀工具：

核心庫 ：核心庫提供了比標準庫更高級的功能，包括常用的數(shù)據(jù)、字符集合，單元測試，日期計算等。

調(diào)試器 & REPL ：基于 LLDB 調(diào)試器開發(fā)的調(diào)試環(huán)境，同時也是交互式解釋器。

包管理 SPM ：與 Swift 構(gòu)建系統(tǒng)集成，可以自動化下載、編譯和鏈接依賴的過程。蘋果官方還未提供中心倉服務(wù)，仍需要通過 git 來下載三方庫，三方庫的注冊服務(wù)已有計劃，但仍未發(fā)布 。

Playgrounds ：2016 年發(fā)布，是一款適用于 iPad 的教育類 App，2022 年 5 月發(fā)布的 4.1 版本開始適用于 iPad 與 Mac，不僅僅是一款教育類 App，也可以用于開發(fā)，其中利用 iPad 性能開發(fā)的輕點拖拽等操作，進一步提升了編碼過程的互動性。

# 框架

2019 年 WWDC 上，蘋果發(fā)布了基于 Swift 的聲明式框架 SwiftUI，可以用于開發(fā) watchOS、macOS、iOS 等平臺，基本上涵蓋了所有蘋果產(chǎn)品的系統(tǒng)。

Swift 和 SwfitUI 可以說是直接從語言和開發(fā)工具層面直接統(tǒng)一了開發(fā)者的開發(fā)體驗。在 SwiftUI 推出之前，蘋果不同設(shè)備的開發(fā)框架并不互通，移動端和桌面端的開發(fā)需要掌握不同的知識內(nèi)容，移動端開發(fā)者需要使用 UIKit，桌面端的開發(fā)者需要使用 AppKit，WatchOS 的開發(fā)者需要使用一種類似堆疊的邏輯 。

SwiftUI 針對現(xiàn)有的問題給出了一些解決思路，聲明式編程對比指令式的編程又加了一層抽象，比如坐標、寬度、字形字號等變量由系統(tǒng)接管，開發(fā)者只需要直觀地告訴系統(tǒng)需要放置一個圖像、加點文字等，由此，SwiftUI 的代碼量小了很多，也可以更方便地適配不同尺寸的設(shè)備。此外，在數(shù)據(jù)流通方面，SwiftUI 在 Combine 的協(xié)助下實現(xiàn)了單一數(shù)據(jù)源的管理 。

在開發(fā)者的實際體驗中，代碼量和可讀性無疑都有了本質(zhì)性的提升 。

WWDC 2019 SwiftUI Demo

但近期也有開發(fā)者表明自己在嘗試應用 SwiftUI 到項目時遇到了問題，比如不好用的實時檢查器、延遲問題等，最終直言要暫時放棄 SwiftUI 。

不可否認 SwiftUI 提供了一些很棒的思路，但目前仍未非常成熟，在真正的應用中還未達到設(shè)想的效果，要想替換 AppKit、UIKit 還有很長一段路要走。

# 學習 Swift

蘋果為了追求不同設(shè)備上用戶體驗的一致，對于軟件開發(fā)有一套非常詳細嚴格的標準；但又必須降低開發(fā)門檻來吸引更多開發(fā)者開發(fā)蘋果設(shè)備軟件，因此開發(fā)工具必須足夠易學好用，才能解決這個矛盾 [16]。Swift 在設(shè)計上就是一門易學習的編程語言，同時又有很多現(xiàn)代編程語言的特性，上限很高。

除了語言設(shè)計，文檔也是學習一門語言的關(guān)鍵。蘋果官方提供了學習文檔和代碼規(guī)范，也有大量三方組織或個人分享了優(yōu)秀的視頻圖文教程，特別是對于初學者來說，可以大大降低學習成本。

此外，為了開發(fā)者能更快上手 Swift，蘋果也提供了大量好用的工具，其中 Playgrounds 以代碼玩游戲的設(shè)計理念更是革命性的，即使是沒有編碼基礎(chǔ)的人，也可以通過 Playgrounds 迅速掌握 Swift。

Swift Playgrounds Demo

# 社區(qū)#

# Swift 開源

2015 年 Swift 正式開源，開源后社區(qū)可以直接參與到 Swift 的設(shè)計和實現(xiàn)。已開源的部分包括編譯器、標準庫、核心庫、LLDB 調(diào)試器、包管理和 Xcode 的 Playground 支持 。

不過 Swift 開源項目中超過 90% 的提交還是來自蘋果（除去 ci、未知等賬號的提交），其次谷歌有 800+ 次提交，但占比還不到 1%，剩下其他團隊或個人的提交都不超過 500 次。

除了直接貢獻代碼，開源社區(qū)也是用戶與項目開發(fā)團隊直接溝通的重要渠道，用戶可以通過提交 issue 來反饋問題和建議。從 Swift 編譯器項目中所有 issue 來看，每月新建 Issue 數(shù)在逐漸減少，同時 bug、Compiler 相關(guān)的 issue 數(shù)量也在逐年下降，印證了項目的穩(wěn)定性。

每月新建 Issue 數(shù)量

每年相關(guān)標簽的 Issue 數(shù)量

# 開發(fā)者社區(qū)

發(fā)布后開發(fā)者社區(qū)即用戶社區(qū)，是語言演進非常直接的驅(qū)動力，編程語言項目團隊里的開發(fā)者是寫編譯器的人，但可能用的還是 C++，社區(qū)里的開發(fā)者才是每天在使用 Swift 的人！用戶真正的需求甚至可能改變最初設(shè)計者的想法，比如最開始 Swift 核心團隊認為語言不需要 Result，但社區(qū)有很多聲音說“我們需要”，因此 Swift 5 又加入了 Result 。

在語言本身的語法模塊都已經(jīng)穩(wěn)定的情況下，社區(qū)的活躍度可以反映語言的流行程度。

Swift 在 Stack Overflow 的熱度自 2016 年后持續(xù)下降，相反 Dart 從 2018 年至今熱度在持續(xù)升高；在 Swift 各版本的對比中，一般剛發(fā)布后會有一個高峰，隨后逐漸下降，近 3 年，只有 SwiftUI 的熱度相對較高且穩(wěn)定 [21]。

Stack Overflow 中語言熱度

Stack Overflow 中 Swift 各版本熱度

# 開發(fā)者調(diào)研

SlashData 2022 年的開發(fā)者生態(tài)報告中估計 Swift 開發(fā)者人數(shù)在 3500 萬，較去年的 2500 萬上升了 40%，不過因為大部分開發(fā)者還是和 Objective-C 一起使用，且由于 Objective-C 在嵌入式設(shè)備和 AR/VR 領(lǐng)域的應用， Objective-C 開發(fā)者的人數(shù)也上升了 50% 。

開發(fā)者社區(qū)活躍人數(shù)

JetBrains 2021 年的 Swift/Objective-C 開發(fā)者調(diào)研中，有 84% 的開發(fā)者表示自己同時使用 Swift 和 Objective-C，其中已經(jīng)有 64% 的開發(fā)者大部分代碼是 Swift。

JetBrains 開發(fā)者調(diào)研：是否同時使用 Swift 和 Objective-C

調(diào)研中絕大部分開發(fā)者（89%）并不使用 Swift 開發(fā)服務(wù)端項目，Swift 更多還是應用于客戶端開發(fā)。

JetBrains 開發(fā)者調(diào)研：是否使用 Swift 開發(fā)服務(wù)端項目[9]

# 三方庫

對比 Java、Python 等語言，Swift 的三方庫數(shù)量并不算很多。目前因為 CocoaPods 有索引功能，仍有大量開發(fā)者使用 CocoaPods 來管理項目依賴且短期內(nèi)不會用 SPM 替換 [9]。CocoaPods 上共有 9 萬多 Swift 和 OC 的庫，其中搜索 Swift 的結(jié)果為 1 萬多 。

JetBrains 開發(fā)者調(diào)研：使用什么工具管理依賴

另外雖然官方?jīng)]有提供三方庫注冊服務(wù)，但 GitHub 有一個開源項目 Swift Package Index，目前已收集了近 5000 個 GitHub 上的 Swift 項目 [24]，其中 json、cli 和 networking 等標簽相關(guān)的倉庫較多（剔除了不同系統(tǒng)、框架等相關(guān)標簽）。

Swift Package Index 中的倉庫相關(guān)標簽

2016 年至今每年新建的庫數(shù)量并沒有明顯增長，甚至 2021 年、2022 年新建的庫數(shù)量有所減少，不過其中約 70% 庫倉庫今年仍有過活躍行為。

Swift Package Index 中的倉庫創(chuàng)建年份

# 應用#

# 官方應用

根據(jù)開發(fā)者 Timac 關(guān)于蘋果使用 Swift 和 SwiftUI 的分析報告 [25]，iOS 15 中二進制文件共 4738 個，其中使用了 Swift 的二進制文件共 607 個（占比 13%），使用了 SwiftUI 的二進制文件共 114 個（占比 2%），使用最多的語言仍然是 Objective-C，占比 89%。對比 iOS 14 中，使用了 Swift 的二進制文件占比為 8.4%，使用了 SwiftUI 的二進制文件占比僅為 1%，占比均有所提高。

iOS 系統(tǒng)中二進制文件使用編程語言情況

iOS 系統(tǒng)的編程語言仍然以 Objective-C 為主，且短時間內(nèi)不會完全替換，但蘋果官方對于 Swift、SwiftUI 的應用在不斷加速，iOS 15 中常用應用如 App Store、Health、分屏等已開始使用 Swift，其他如 Books、Maps、Notes 等已開始使用 SwiftUI。Swift 基本上還是會和 Objective-C 一起使用，還不能完全剔除 Objective-C。

在 macOS 中，也可以非常明顯地看到應用 SwiftUI 的增長，從 Monterey 到 Ventura，使用了 SwiftUI （可能同時使用了 AppKit）的比例從 4% 上升到了 10% 。

macOS 系統(tǒng)中三種 UI 框架的使用占比

整體來看，蘋果官方的策略是從風險較低的少量應用開始試驗，隨著每次系統(tǒng)更新和 Swift、SwiftUI 的演進，使用比例在不斷加大。

# 第三方應用使用 Swift 情況

2019 年到 2021 年，國內(nèi) Top 100 的免費應用中，Swift 混編應用的占比從 22% 上升到了 78%；國外 Top 100 的免費應用中，Swift 混編應用的占比一直較高，2019 年已有 78%，2021 年達到了 82.3% 。

國內(nèi)外 Top 100 應用中 Swift 混編應用占比的變化趨勢

國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)頭部廠商基本上都已經(jīng)支持 Swift，但也不能代表未來將轉(zhuǎn)型 Swift 技術(shù)。Swift 混編應用占比迅速提高的原因可能是受 2020 年新增的 WidgetKit 導致的，開發(fā)者若要提供應用小組件則必須使用 Swift 相關(guān)技術(shù) [27]。

# GitHub 開源項目

2016 年至 2021 年，GitHub 上 Swift 開源項目每年新增數(shù)量變化不大，基本在 15000 至 20000 之間。GitHub 上 Swift 開源項目增長呈現(xiàn)的平穩(wěn)趨勢和前文 Swift 三方庫增長、Swift 在 Stack Overflow 的討論度變化基本一致，后續(xù) Swift 大概率會逐步替換現(xiàn)有代碼，有穩(wěn)定的市場份額，但暫無大規(guī)模爆發(fā)的契機。

GitHub 上 Swift 開源項目每年新增數(shù)量

*數(shù)據(jù)來源：GH archive

# 總計#

Swift 已經(jīng) ABI 穩(wěn)定，語言本身基本完善。作為 Objective-C 的替代產(chǎn)品，與 Objective-C 兼容，足夠安全、高性能，且易于學習閱讀，下限低而上限高；同時有蘋果官方的支持，官方系統(tǒng)中每年使用 Swift 混編的原生應用占比在逐年提升，官方發(fā)布的 SDK 也可能綁定使用 Swift。

但重要的框架 SwiftUI 還處于成長階段，大部分場景 Swift 仍需要與 Objective-C 混編使用，很難單獨支撐起大型項目的搭建；三方生態(tài)發(fā)展緩慢，比如在服務(wù)端、機器學習、AR/VR 等領(lǐng)域都沒有長足發(fā)展，目前基本還是應用于客戶端開發(fā)場景。

近幾年 Swift 的成長不算快，應用領(lǐng)域相對單一，暫時沒有爆發(fā)契機，但在蘋果開發(fā)者生態(tài)中會繼續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，在官方支持下可以逐步替換 Objective-C。下一個機會點也許在蘋果新的設(shè)備，我們拭目以待。

審核編輯：劉清