撰文：Ahmed Bakir
物聯(lián)網(wǎng)的定義
物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）是指通過(guò)接收或記錄來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)和其他事物的數(shù)據(jù)，來(lái)推動(dòng)應(yīng)用程序、硬件設(shè)備或物朝著智能的方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是利用這些額外的數(shù)據(jù)源，讓人們生活中的常見(jiàn)任務(wù)變得更豐富、更容易執(zhí)行。
物聯(lián)網(wǎng)早的驅(qū)動(dòng)因素之一是量化自我（Quantified Self）的運(yùn)動(dòng)，這一趨勢(shì)表明，人們可以通過(guò)不斷記錄和監(jiān)控自己的飲食和鍛煉信息，以便在更可持續(xù)的水平上減肥和增進(jìn)健康。盡管這首先是從卡路里計(jì)數(shù)的日記賬和計(jì)步器中收集的數(shù)據(jù)開(kāi)始的，但在這之后開(kāi)始出現(xiàn)了諸如MyFitnessPal之類的應(yīng)用程序（可幫助用戶查找午后零食的熱量信息）和諸如Fitbit之類的設(shè)備，此類設(shè)備可以將用戶的計(jì)步器數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄到互聯(lián)網(wǎng)上，從而推動(dòng)量化自我運(yùn)動(dòng)成為一種讓很多人都熱衷的潮流。
運(yùn)行中的物聯(lián)網(wǎng)的另一個(gè)示例是智能電視。僅僅在幾年之前，電視還只是一個(gè)啞巴屏幕，僅顯示所連接的輸入設(shè)備（如機(jī)頂盒、游戲機(jī)或VCR）的輸出（這些東西你是不是都已經(jīng)快忘記了）。隨著軟硬件產(chǎn)品的快速更新迭代，如今的電視通常包括WiFi卡和智能應(yīng)用程序平臺(tái)，這些平臺(tái)使用戶可以執(zhí)行一些常見(jiàn)的任務(wù)，例如從Netflix播放流視頻或直接通過(guò)電視瀏覽Instagram的照片，而無(wú)須連接計(jì)算機(jī)。許多電視當(dāng)前已經(jīng)達(dá)到堪稱智能的程度（例如，當(dāng)想要看電視時(shí)，可自動(dòng)打開(kāi)經(jīng)�？吹墓�(jié)目），這是由于在PC和手機(jī)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了此類功能，因此，連接了互聯(lián)網(wǎng)的智能電視實(shí)現(xiàn)這樣的功能不過(guò)是小事一樁，有很多開(kāi)發(fā)人員為電視編寫(xiě)此類應(yīng)用程序。
今天的物聯(lián)網(wǎng)與之前將設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)的嘗試之間的一個(gè)顯著區(qū)別是，進(jìn)入的技術(shù)壁壘已經(jīng)大大降低。以前，構(gòu)建Internet連接設(shè)備的方法是讓訓(xùn)練有素的硬件和軟件工程師團(tuán)隊(duì)構(gòu)建專有平臺(tái)，并且可能需要幾年的時(shí)間；而如今，則可以去任何電子商店或網(wǎng)站購(gòu)買(mǎi)Arduino或Raspberry Pi，輕松將幾年前的計(jì)算機(jī)主板納入掌中，價(jià)格30美元左右。這些設(shè)備旨在為業(yè)余愛(ài)好者和學(xué)生提供一種簡(jiǎn)便的輸入電子設(shè)備的方式（以前，這是一種非常昂貴的業(yè)余愛(ài)好某個(gè)過(guò)來(lái)人的心聲），還包括構(gòu)建連接設(shè)備所需的所有核心功能能夠運(yùn)行高級(jí)編程語(yǔ)言（如Python）的CPU、WiFi卡、顯示端口（通常是HDMI）以及一系列通用輸入/輸出（General Purpose Input/Output，GPIO）引腳，這些引腳可以讓開(kāi)發(fā)人員連接電子組件，如計(jì)時(shí)器芯片和LED燈。
消費(fèi)者和生產(chǎn)企業(yè)都已經(jīng)注意到互聯(lián)設(shè)備的需求，以及進(jìn)入市場(chǎng)的便利性，這使得當(dāng)前成為學(xué)習(xí)如何為物聯(lián)網(wǎng)編程的時(shí)機(jī)！說(shuō)不定哪一天你的應(yīng)用也將推動(dòng)某一款個(gè)性化產(chǎn)品或服務(wù)成為一種潮流！
本書(shū)目標(biāo)
本書(shū)的目標(biāo)是教會(huì)讀者如何使用Apple公司的原生應(yīng)用程序編程接口（Application Programming Interface，API）在Swift中構(gòu)建iOS應(yīng)用程序，該API可連接到流行的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備和服務(wù)。本書(shū)將圍繞以下4類設(shè)備進(jìn)行敘述。
? 健身和健康追蹤器。
? Apple手表。
? 通用硬件配件。
? 認(rèn)證和支付系統(tǒng)。
上述設(shè)備系列代表了一些非常流行的IoT配件類別，同時(shí)使我們可以教給讀者若干種不同的方法來(lái)連接IoT設(shè)備，包括原生iOS庫(kù)（如HealthKit和WatchKit）、通用硬件接口（如藍(lán)牙）、第三方數(shù)據(jù)記錄服務(wù)（如Fitbit）和本地網(wǎng)絡(luò)（通過(guò)WiFi）。當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)的美妙之處在于，基于廣泛采用的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，有多種方法可以連接設(shè)備，從而減少了學(xué)習(xí)專有協(xié)議的需求。我們的目標(biāo)是通過(guò)向讀者展示連接到IoT設(shè)備的不同方式，幫助讀者掌握一個(gè)方便的技能工具箱，以滿足讀者需要實(shí)現(xiàn)的大多數(shù)用例。
本書(shū)以教程風(fēng)格進(jìn)行介紹，該教程借鑒了現(xiàn)代軟件工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，如代碼審查和敏捷編程。本書(shū)的每一章都圍繞著一個(gè)將要學(xué)習(xí)如何實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目而展開(kāi)，將通過(guò)假想的故事和需求進(jìn)行描述，以闡述其重要之所在。以類似的方式，我們的解釋將深入代碼中，并從Apple的規(guī)范和其他應(yīng)用程序中借鑒實(shí)踐。必要時(shí)，我們將簡(jiǎn)要介紹基礎(chǔ)主題，如委托編程和OAUTH身份驗(yàn)證，因此讀者無(wú)須為了某個(gè)知識(shí)點(diǎn)而反復(fù)翻閱不同的書(shū)籍。本書(shū)的目標(biāo)是使讀者對(duì)將要實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目有深入的了解，而不是復(fù)制并粘貼的摘要記錄。作為經(jīng)歷過(guò)重大iOS升級(jí)（例如，從iOS 6升級(jí)到iOS 7）的開(kāi)發(fā)人員，我們可以證明，了解核心概念比記憶一次性使用的代碼段更有助于讀者修復(fù)自己的代碼。

本書(shū)適合的讀者
本書(shū)的目的是成為開(kāi)發(fā)人員在iOS中實(shí)現(xiàn)特定主題的指導(dǎo)手冊(cè)。它的結(jié)構(gòu)可以引導(dǎo)初學(xué)者和中級(jí)程序員理解他們需要的信息，同時(shí)還可以使高級(jí)讀者準(zhǔn)確地找到他們想要的內(nèi)容。換句話說(shuō)，就是本書(shū)適合從初級(jí)到高級(jí)各個(gè)層次的讀者，他們均可以從本書(shū)的閱讀中受益。話雖如此，本書(shū)在撰寫(xiě)時(shí)也考慮了一些假設(shè)。
? 讀者對(duì)核心編程概念（面向?qū)ο蟮木幊獭⒅羔�、函�?shù)等）有扎實(shí)的基礎(chǔ)。
? 讀者具有iOS開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)知識(shí)（使用Xcode、Interface Builder和Cocoa Touch庫(kù)）。
? 讀者已有使用Swift或Objective-C編程的經(jīng)驗(yàn)。
由于Swift和Xcode是不斷發(fā)展的工具，因此本書(shū)的前兩章將介紹集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）和語(yǔ)法基礎(chǔ)。這些章節(jié)的目的是幫助從Objective-C過(guò)渡到Swift的開(kāi)發(fā)人員，以及尚未有機(jī)會(huì)查看Apple煩瑣的API更新文檔的開(kāi)發(fā)人員。
為了擴(kuò)大對(duì)Swift編程語(yǔ)言、iOS編程和Xcode的討論，我們建議讀者閱讀表P-1中列出的圖書(shū)（這些圖書(shū)也是Apress公司出版的）。
表P-1 推薦參考書(shū)目
主 題 書(shū)名和作者
iOS開(kāi)發(fā)入門(mén) 書(shū)名為Beginning iPhone Development with Swift（用Swift開(kāi)始iPhone開(kāi)發(fā)），作者為David Mark、Jack Nutting、Kim Topley、Fredrik Olsson和Jeff LaMarche（Apress出版，2014年）
使用Xcode和調(diào)試器 書(shū)名為Beginning Xcode:Swift Edition（Xcode入門(mén)：Swift版），
作者為Matthew Knott（Apress出版，2014年）
中間iOS開(kāi)發(fā) 書(shū)名為L(zhǎng)earn iOS 8 App Development（學(xué)習(xí)iOS 8 App開(kāi)發(fā)），
作者為James Bucanek（Apress出版，2014年）
Swift語(yǔ)法 書(shū)名為Swift for Absolute Beginners（Swift菜鳥(niǎo)入門(mén)教程），
作者為Gary Bennett和Brad Lees（Apress出版，2014年）
iOS編程的參考是Apple的官方iOS開(kāi)發(fā)人員庫(kù)，讀者可以通過(guò)Xcode的Window（窗口）菜單中的Documentation and API Reference（文檔和API參考）命令訪問(wèn)（見(jiàn)圖P-1），也可以通過(guò)在線訪問(wèn)，其網(wǎng)址如下：

https://developer.apple.com/library/ios/navigation/

圖P-1 從Xcode訪問(wèn)iOS開(kāi)發(fā)人員庫(kù)
注意：
請(qǐng)始終使用版本的iOS開(kāi)發(fā)人員庫(kù)作為你的API參考。Apple經(jīng)常進(jìn)行重大的棄用和參數(shù)更改，即使在次要版本中也是如此。
保持狀態(tài)的方法是保持的Xcode版本或訪問(wèn)iOS Developer Library網(wǎng)站。
入門(mén)要求
本書(shū)是圍繞在計(jì)算機(jī)上開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序并在可能與硬件附件配對(duì)的物理設(shè)備上進(jìn)行測(cè)試的工作流而設(shè)計(jì)的。本書(shū)中項(xiàng)目所需的API在iOS模擬器中是不提供的。
Apple使用物理設(shè)備開(kāi)發(fā)和測(cè)試iOS應(yīng)用程序的要求與將應(yīng)用程序提交到App Store的要求相同，具體如下。
? 運(yùn)行OS X Yosemite（10.10）或更高版本的基于Intel的Mac。
? Xcode 7或更高版本。
? 能夠運(yùn)行iOS 9.1或更高版本的iPhone或iPad（iPhone 5或更高版本、iPad 2/iPad mini或更高版本）。
? 有效的Apple ID，可以注冊(cè)免費(fèi)的基于設(shè)備的應(yīng)用程序測(cè)試。
從2015年夏季開(kāi)始，Apple取消了必須擁有付費(fèi)iOS開(kāi)發(fā)者計(jì)劃會(huì)員資格才能在iOS設(shè)備上測(cè)試應(yīng)用程序的要求，但仍需要付費(fèi)會(huì)員資格才能將應(yīng)用程序提交到App Store、使用TestFlight進(jìn)行Beta測(cè)試以及調(diào)試基于Apple服務(wù)器的API（如Apple Pay）。可以通過(guò)登錄Apple Developer Program網(wǎng)站（https://developer.apple.com/programs/，中文網(wǎng)址為https://developer.apple.com/cn/programs/）并單擊Enroll（注冊(cè)）按鈕來(lái)注冊(cè)Apple Developer Program會(huì)員資格，如圖P-2所示。收到費(fèi)用后，在Apple Store中，所選擇的Apple ID將可在Apple Developer Program中使用。

圖P-2 注冊(cè)一個(gè)付費(fèi)的Apple Developer Program賬戶
說(shuō)明：
如果要注冊(cè)一個(gè)企業(yè)開(kāi)發(fā)人員賬戶，則需要向Apple提供其他信息以標(biāo)識(shí)你的實(shí)體，如Dunn & Bradstreet號(hào)（鄧白氏集團(tuán)信用賬號(hào)）。處理此類賬戶將需要更多的時(shí)間。
本書(shū)中的項(xiàng)目旨在通用，這意味著它們可以同時(shí)在iPhone或iPad上運(yùn)行。這些用戶界面主要是為iPhone設(shè)計(jì)的，但它們會(huì)按比例放大并在iPad上以相同的方式工作。
本書(shū)涵蓋的內(nèi)容
本書(shū)包含15章，分為5篇。
第1篇為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和Swift編程語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)，包括第1～2章。第1章通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例介紹了在Xcode中創(chuàng)建應(yīng)用程序的基本操作，第2章則介紹了Swift的基本語(yǔ)法和特定功能等，方便開(kāi)發(fā)人員快速入門(mén)。
第2篇為Fitbit健康設(shè)備項(xiàng)目，包括第3～5章，要求開(kāi)發(fā)人員擁有iPhone 5S或更高版本的設(shè)備，才能使用Core Motion框架。iPad和較舊的iPhone沒(méi)有Core Motion提供的M系列運(yùn)動(dòng)協(xié)處理器芯片。該芯片包括一個(gè)高級(jí)計(jì)步器和陀螺儀，它們可以按小于GPS芯片功耗十分之一的速度進(jìn)行跟蹤（根據(jù)Apple的要求）。對(duì)于第5章，開(kāi)發(fā)人員需要在Fitbit.com上有一個(gè)免費(fèi)賬戶才能生成樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，但不需要Fitbit硬件設(shè)備。你可以在Fitbit網(wǎng)站上手動(dòng)輸入步數(shù)、卡路里攝入量和體重。
第3篇為Apple Watch項(xiàng)目，包括第6～8章，前兩章可以使用Apple Watch模擬器來(lái)實(shí)現(xiàn)；但是，第8章則利用模擬器不支持的Core Location框架的功能。Apple Watch仍然是一個(gè)正在不斷優(yōu)化的硬件平臺(tái)，因此好使用Apple Watch對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行測(cè)試以獲取真實(shí)的性能數(shù)據(jù)。
第4篇為藍(lán)牙和WiFi連接，包括第9～12章，它要求開(kāi)發(fā)人員至少有兩臺(tái)iOS設(shè)備。第9章教給開(kāi)發(fā)人員如何通過(guò)藍(lán)牙在兩臺(tái)設(shè)備之間建立直接鏈接。為了使敘述重點(diǎn)突出，開(kāi)發(fā)人員將學(xué)習(xí)如何為藍(lán)牙的兩個(gè)核心角色（中心設(shè)備管理器和外圍設(shè)備管理器）配置iOS設(shè)備。擁有兩臺(tái)設(shè)備可以使開(kāi)發(fā)人員快速而可靠地進(jìn)行測(cè)試。在第10章中，開(kāi)發(fā)人員將學(xué)習(xí)如何將iPhone配置為iBeacon發(fā)射器，但是也可以使用硬件信標(biāo)進(jìn)行測(cè)試 （在大多數(shù)電子產(chǎn)品網(wǎng)站上，它們都可以作為USB加密狗使用，價(jià)格約20～30美元）。
第5篇為安全物聯(lián)網(wǎng)，包括第13～15章，介紹了與身份驗(yàn)證和支付系統(tǒng)相關(guān)的內(nèi)容，要求開(kāi)發(fā)人員擁有iPhone 5S或更高版本的設(shè)備以獲得Touch ID。第15章有關(guān)Apple Pay的項(xiàng)目則需要iPhone 6或更高版本的設(shè)備。自iPhone 5S起，每部iPhone上均配備Touch ID傳感器（由HOME按鍵周圍的金屬環(huán)標(biāo)識(shí)），自iPad mini 3和iPad Air起，每臺(tái)iPad上均可使用。它不能在軟件中模擬。同樣，Apple Pay需要近場(chǎng)通信（Near Field Communication，NFC）傳感器和附加的身份驗(yàn)證芯片，這些功能僅在iPhone 6/6 Plus或更高版本以及iPad mini 3/iPad Air 2或更高版本中可用。
本書(shū)約定
在本書(shū)中，讀者將可以看到許多區(qū)分不同類型信息的文本樣式。以下是這些樣式的一些示例以及對(duì)它們的含義的解釋。
（1）界面詞匯的后面使用括號(hào)附加對(duì)應(yīng)的中文含義，以方便讀者對(duì)照查看。以下段落就是一個(gè)示例：

在選中Map View（地圖視圖）后，單擊Pin（固定）工具，在彈出的對(duì)話框中，取消選中Constrain to margins（約束到邊距）復(fù)選框，并將所有鄰近約束（框周圍的約束）設(shè)置為0，如圖1-22所示。

（2）代碼塊顯示如下：

funcset(text: String?="") {
dispatch_async(dispatch_get_main_queue()) {
self.textArea!.text = text
};
}

（3）當(dāng)我們希望引起讀者對(duì)代碼塊特定部分的注意時(shí)，相關(guān)的行或項(xiàng)目將以粗體顯示。示例如下：

import UIKit
import MapKit

class SecondViewController: UIViewController {
@IBOutlet var mapView : MKMapView?
}

（4）新術(shù)語(yǔ)和重要單詞提供了中英文對(duì)照的形式。以下段落就是一個(gè)示例：

peripheralDataWithMeasuredPower采用一個(gè)參數(shù)代表所測(cè)量的功率。設(shè)備的測(cè)量功率是在接收信號(hào)強(qiáng)度指示器（Received Signal Strength Indicator，RSSI）中測(cè)得的1m處的信號(hào)強(qiáng)度。iOS提供的距離以米為單位，是基于信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度與發(fā)射功率之比的估算值。

下載示例代碼文件
讀者可以從Apress網(wǎng)站（www.apress.com）中下載本書(shū)的示例代碼文件。本書(shū)的所有源代碼都打包在一個(gè)zip文件中，具體網(wǎng)址如下：

http://Apress.com/9781484211953

也可以直接訪問(wèn)以下GitHub頁(yè)面：

https://github.com/apress/program-internet-of-things-w-swift-for-ios
關(guān)于作者
Ahmed Bakir是devAtelier LLC（www.devatelier.com）的創(chuàng)始人和首席開(kāi)發(fā)人員，devAtelier是一家位于圣地亞哥的移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)公司。Ahmed Bakir在花了幾年時(shí)間編寫(xiě)嵌入式系統(tǒng)軟件之后，他開(kāi)始在業(yè)余時(shí)間開(kāi)發(fā)移動(dòng)App，并以此為樂(lè)。消息傳開(kāi)后，就有客戶絡(luò)繹不絕地登門(mén)拜訪他，以至于他不得不辭掉正式工作，全職投入移動(dòng)App的開(kāi)發(fā)中。
從那以后，Ahmed Bakir參與了20多個(gè)移動(dòng)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，其中有若干個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入了App Store的前25名，包括在同類產(chǎn)品中排名的App（Video Scheduler）。他的客戶中既有雄心勃勃的初創(chuàng)公司，也有一些大型企業(yè)，如Citrix等。業(yè)余時(shí)間他喜歡談?wù)摰倪�是移動(dòng)開(kāi)發(fā)。
Gheorghe Chesler是一名高級(jí)軟件工程師，在質(zhì)量保證、系統(tǒng)自動(dòng)化、性能工程和電子出版方面具有專長(zhǎng)。他是ServiceNow公司的一名高級(jí)性能工程師，同時(shí)也是Plural Publishing公司的首席技術(shù)顧問(wèn)。他喜歡的編程語(yǔ)言是Perl（以至于他樂(lè)于使用Perl的吉祥物來(lái)標(biāo)識(shí)自己，也就是右面的這幅駱駝?lì)^像圖），但他也參與了許多Java和Objective-C項(xiàng)目。

Manny de la Torriente擁有超過(guò)30年的軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，曾從事從工程到管理各個(gè)級(jí)別的工作。Manny初從事軟件方面的工作，為聲音工程編寫(xiě)程序，然后進(jìn)入游戲引擎和低級(jí)視頻回放系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。Manny比較出名的是，他會(huì)根據(jù)對(duì)項(xiàng)目的感興趣程度在iOS和Android之間做出選擇。
關(guān)于審稿者
Charles Cruz是iOS、Windows Phone和Android平臺(tái)的移動(dòng)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員。他畢業(yè)于斯坦福大學(xué)，獲得工程學(xué)士和碩士學(xué)位。他住在南加州，和他的妻子一起經(jīng)營(yíng)一家攝影公司（www.bellalentestudios.com）。當(dāng)他不做技術(shù)方面的工作時(shí)，他會(huì)擔(dān)任原創(chuàng)金屬樂(lè)隊(duì)（www. taintedsociety.com）的主音吉他手。要聯(lián)系Charles，可以發(fā)郵件到codingandpicking@gmail.com或在Twitter上@codingnpick。