项目简介
基于HeathKit和高德地图开发健康跑步App，实现实时绘画运动轨迹、健康数据管理功能。
做这个项目出于两个原因：
1、喜欢跑步（也为了减减肥<(￣3￣)>）；
2、喜欢运用自己的知识实际，里面有我自己写的一些开源组件（ 技术有限，设计得不好的地方，大家多多指导）；
运行效果如下：
项目目录
Config目录：接口配置文件、宏定义和头文件配置文件；
AppINit目录：关于App的启动设置，如第三方SDK初始化、界面初始化、HeathKit初始化配置；
Module目录：业务模块，由以下这几个模块组成：公共模块、跑步模块、记录模块、个人模块、设置模块、登陆注册模块；
Resource目录：图片资源和字体资源；
RunKit目录：一些类的拓展、工具类、网络层方案、持久化存储层方案；
Vendor目录：一些不支持Cocoapod第三方库；
Pod：支持Cocoapod第三方库；
业务层架构
MVVM架构（使用Facebook的KVOController实现view和viewModel的绑定，项目往ReactCocoa迁移中）
viewModel如何设计？
viewModel负责从原始数据源获取原始数据，运用对应的数据处理逻辑，转化为view层显示的数据。他不引入UIKit相关类，所以他与UI无关，也方便我们进行单元测试。实际上，它就是一层function core，理想上对于相同的输入会导出相同的结果。所以viewmodel得设计主要包含三部分内容：输入、输出、命令，简化成函数表达就是y = f(x),f函数指的是命令，x是输入，y就是输出，这里要注意输出对外界来说只是一个只读属性。示例如下：
@interface ResultViewModel : NSObject
/**
* 跑步距离
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *distanceLabelText;
/**
* 跑步时间
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *timeLabelText;
/**
* 跑步步数
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *paceLabelText;
/**
* 卡路里
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *kcalLableText;
/**
* 消耗鸡腿数
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *countLabelText;
/**
* 运动轨迹（不同颜色）
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSArray *colorSegmentArray;
/**
* 地图显示区域
*/
@property (nonatomic, assign, readonly) MKCoordinateRegion region;
/**
* 跑步排名
*/
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *rank;
/**
* 网络失败
*/
@property (nonatomic, strong, readonly) NSNumber *netFail;
/**
* 构造器
*
* @param run 跑步记录
*
* @return
*/
- (instancetype)initWithRunModel:(Run *)run;
/**
* 上传跑步记录并获取排名
*/
- (void)postRunRecordToServerAndGetRank;
/**
* 仅仅获取获取跑步排名
*/
- (void)getRankData;
@end
viewModel与view如何绑定？
绑定的目的就是为了解决view与viewModel通信的问题。MVVM天然最好的绑定机制就是Facebook的ReactCocoa，它是函数式响应式编程思想的一个体现，它的核心就是响应数据的变化、统一异步编程模型，绑定的具体做法就是view层通过订阅viewModel上面的信号，先模拟处理一遍，这里模拟的意思是先从脑海里过一遍逻辑，实际不响应，当有信号发过来的时候才实际触发。
但是他需要一定的学习成本，学习成本较大，本人也在不断学习当中，所有我们换种方式来实现这种响应机制。想一下，cocoa中是不是有提供这种监听-响应的机制，没错，就是KVO，但是原生KVO写起来会恶心死人，所有我们可以借助Facebook提供一个KVO框架（kvoController）来实现优雅的绑定。（Facebook真是为了iOS的开发做出很多贡献，开源了那么多好用的工具）。
绑定方式就是view层 kvo viewModel层的readonly属性，一旦属性变化就触发响应的处理逻辑。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;
}
}];
功能实现
项目搭好条条框框，现在来分析具体的功能实现。本项目有两个功能，一个是跑步，另外一个就是记录，每个大功能点下又分几个小功能点，功能的示意图如下：
跑步
这里主要分析跑步过程的具体逻辑，界面如下：
源码在这个文件："NewRunViewModel.m"
跑步数据源
跑步数据来源定位，这里定位SDK选择高德SDK，虽然原生也是高德地图，但经过测试发现原生的定位很不准，我也不知道具体原因是什么。
定义一个定位管理器，设置好相应的配置参数，因为为了跑步数据的精确度，所以将定位的准确度设置为最好，调用 [self.locationManager startUpdatingLocation]开启持续定位，具体实现如下：
-(AMapLocationManager *)locationManager{
if (!_locationManager) {
_locationManager = [[AMapLocationManager alloc] init];
_locationManager.delegate = self;
_locationManager.desiredAccuracy = kCLLocationAccuracyBest;
_locationManager.distanceFilter = kCLDistanceFilterNone;
//设置允许后台定位参数，保持不会被系统挂起
[_locationManager setPausesLocationUpdatesAutomatically:NO];
if([[[UIDevice currentDevice] systemVersion] floatValue]>9.0){
[_locationManager setAllowsBackgroundLocationUpdates:YES];//iOS9(含)以上系统需设置
}
}
return _locationManager;
}
定位成功后会不断的回调AMapLocationManagerDelegate的- (void)amapLocationManager:(AMapLocationManager *)manager didUpdateLocation:(CLLocation *)location方法，并不是所有定位数据都是有效，需要对数据进行过滤，过滤的依据就是horizontalAccuracy和时间偏差。horizontalAccuracy表示水平准确度，这么理解，它是以定位点为圆心的半径，返回的值越小，证明准确度越好，如果是负数，则表示corelocation定位失败，我们知道GPS信号会受地域的影响，有时强，有时弱，设置30是一个中和的做法，因为我们不能保证每次定位回来的数据都是绝对精确，如果设置得太小，可能过滤得到的数据很少，太大就会误差太大。howRecent用于计算定位结果与当前时间偏差，如果偏差超过2秒就过滤，这个2秒也是一个中和值。过滤完数据就可以计算跑步的距离，保存在_distance这个全局变量中。
- (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];
}
}
}
获取数据之后怎么实时刷新UI呢？
我的做法是在NewRunViewController开启一个定时器，时间间隔是1s，每隔1秒往VM传运动时间，运动时间相当于函数的自变量，经过VM处理后，它会给C发数据改变的信号，信号相对于函数的因变量。实现如下：
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0f
target:self
selector:@selector(eachSecond:)
userInfo:nil
repeats:YES];
/**
* 运动计数器回调
*
* @param timer
*/
- (void)eachSecond:(NSTimer*)timer {
_seconds++;
self.viewModel.duration = _seconds;
}
//下面是绑定的代码，监听VM传过来的信号，有变化就刷新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];
}
}];
智能判断跑步状态
通过CMMotionManager（是苹果的运动管理器框架，可以获取设备加速计、陀螺仪的即时数据）来智能判断跑步状态，以决定是否继续记录。这个功能点体现在当用户运动幅度变小的时候，小到一定程度的时候，app就判断用户处于休息阶段，当这个阶段持续超过8秒就暂停跑步记录，进入以下状态：
但用户又开始运动的时候，运动幅度到达一定程度的时候，有开启跑步状态。
它的实现原理是通过陀螺仪来实现(暂时还没适配旧版本手机，因为iphone5以下没有陀螺仪)，一般我们跑步的时候，手机拿在手上或者放在裤袋里，所以y轴和z轴偏移最大也最频繁，所以通过判断y轴和z轴的加速度，如果他们的加速度小于2，则用户不处于跑步状态，这个2的值是自己试出来- -，如果大家有更好的依据欢迎到github issue我。具体实现如下：
NSOperationQueue* queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
/**
* 陀螺仪是否可用
*/
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(@"陀螺仪不可用");
}
运动轨迹
我将运动轨迹的绘画逻辑分离到MapViewController中，里面也有一个定位管理对象，定位成功也会不断的回调，相比NewRunController回调的处理，这里的处理多了对地图的处理，通过两个坐标确定一条线，并把线添加到地图上，代码如下：
- (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;
}
}
}
通过mapView的一个delegate方法设置轨迹的相关属性
- (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;
}
保存跑步记录
数据保存在本地数据库中，出于学习的目的，我这边持久层选择了CoreData，它是苹果推荐的持久层存储框架，底层是sqlite，做了面向对象的封装。上手有点难度，需要一定的学习成本，关于CoreData的具体使用，大家自行Google或baidu，在这里就不展开将。我们通过.xcdatamodeld可以十分方便地创建我们的实体对象，该项目主要有两个实体对象：跑步记录、实时位置数据，两者是有关联的，一次跑步数据关联着一系列实时位置数据。
当时在设计数据存储方案的时候，遇到这样一个问题：
如果用户没登录就发起跑步，跑步结束后数据插入到数据库，这些数据是没有用户认领的。当用户登陆的时候，这部分无用户态的数据该如何处理。当用户退出登陆的时候，原有记录的数据是保存还是清除？保存又该如何处理呢？
后来我参考了Nike的Running的处理逻辑，一旦登陆用户，这些无用户态的数据就被登陆用户认领，退出登录数据保存在本地。
既然处理逻辑想好了，这么数据存储方案要如何让设计呢？
大家可以看我基于CoreData封装的CoreDataManager：
@interface CoreDataManager : NSObject
/**
* 临时管理上下文对象
*/
@property (readonly, strong, nonatomic) NSManagedObjectContext *tempManagedObjectContext;
/**
* 管理上下文对象
*/
@property (readonly, strong, nonatomic) NSManagedObjectContext *managedObjectContext;
/**
* 全局管理类
*
* @return
*/
+ (CoreDataManager *)shareManager;
/**
* 切换数据库，如果没有就新建
*
* @param name 数据库名字
*/
- (void)switchToDatabase:(NSString *)name;
/**
* 切换到临时数据库
*/
- (void)switchToTempDatabase;
/**
* 保存上下文对象
*/
- (void)saveContext;
/**
* 保存临时上下文对象
*/
- (void)saveTempContext;
@end
为了让大家更好地了解这个方案，我普及一点点CoreData的知识，CoreData框架包含三层内容：
1、底层数据库；
2、持久化存储助手，作为业务层与持久层的协调对象，负责从数据库获取数据并返回适合的数据给业务层：
3、管理上下文对象，参与具体的业务交互；
一个数据库对应一个上下文对象，所以我的方案设计了两个上下文对象，一个对应着存放临时数据的数据库，另一个对应存放用户数据的数据。tempManagedObjectContext主要作用是为了获取临时数据用于合并数据库，平时业务交互直接用managedObjectContext就行，因为底层会根据当前活跃的数据库切换相应的上下文对象。切换数据库的实现原理：
DBNAME = name;
_managedObjectContext = nil;
_persistentStoreCoordinator = nil;
用一个static变量存放数据库的名字，数据库的命名规则是以用户的账户名的MD5哈希值作为用户的数据库名。因为切换了数据库，上下文对象改变了，持久化存储助手也改变，因为两个都是懒加载，置为nil，到时会重新调用他们的getter方法，getter方法内部根据对应的DBNAME创建相应的对象。
切换数据库的应用场景有三个：app初始化的时候、登陆的时候、退出登陆的时候。
跑步结果
效果如下：
这边有个功能点就是根据不同速度绘画不同颜色的运动轨迹。
实现原理：创建一个MKPolyline（地图轨迹类）的派生类MultiColorPolyline，该类多了一个属性color，用来记录当前轨迹的颜色。将普通的轨迹转化为带颜色的轨迹实现逻辑放在MathController这个转换的工具类中，具体代码如下：
+ (NSArray *)colorSegmentsForLocations:(NSArray *)locations {
NSMutableArray *speeds = [NSMutableArray array];
double slowestSpeed = DBL_MAX;
double fastestSpeed = 0.0;
//获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;
// 慢的用红色
CGFloat s_red = 139/255.0f;
CGFloat s_green = 254/255.0f;
CGFloat s_blue = 132/255.0f;
// 不快不慢的用黄色
CGFloat m_red = 101/255.0f;
CGFloat m_green = 254/255.0f;
CGFloat m_blue = 249/255.0f;
// 快的用绿色
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;
}
遍历获取最大速度和最小速度，根据速度与最大速度和最小速度比较，设置一个比例，根据比例调配相应的颜色，颜色的计算算法如上，就不展开讲了。
小结
今天分析了大体框架和跑步模块一些细节的实现，关于记录模块的分析我打算放在第二篇来分析，先做下预告，内容主要有三个：
实现view的复用机制解决内存暴涨问题、贝塞尔曲线与动画实现一个优雅的数据展示界面、HeathKit框架的使用。
项目地址：github.com/caixindong/Running-Life---iOS，有问题欢迎大家提出讨论，大家觉得不错，就赏个star。
