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iOS 动态库 Dynamic library

Posted 2021-01-26 11 min read

动态库可以在 app launch time 或者 runtime 被加载，也就是说代码可以只在需要的时候被加载，这就减少了可执行文件的大小和 App 启动时的内存消耗。

App 的功能本质是通过可执行代码来实现的，在使用静态库时，代码是被全部复制到了生成的可执行代码中去，并且在 App 启动的时候，一次性全部加载到内存中去，因此会使得文件变大，也更消耗内存。下图展示了静态库是如何被链接到 App 的：

static libraries

相比之下，动态库只加载了对其的引用而非库本身：

dynamic libraries

区别 
动态库可以在运行时再加载静态库不可以
动态库更新时 App 不必升级也能使用最新的功能使用静态库的话 App 必须升级
动态库可以在加载时初始化，在 App 终止前做一些 clean-up 的工作静态库不可以
动态库在更新时必须保证向下兼容性静态库不需要

动态库是怎么被加载的

在 App 启动时，系统会把代码和数据加载到一个新进程的地址空间中，同时也会把动态加载器 ( /usr/lib/dyld ) 加载到进程中。App 记录每个动态库的文件名，动态加载器会在需要的时候根据文件名加载动态库。

动态库会被分成必备的和可选的，如果必备的动态库在初始化的时候加载失败了，dyld 将会杀死进程，终止程序的运行；如果可选库加载失败了，程序会继续运行，只是不会执行到相应库的代码。其实大家在开发中进行 iOS 版本判断，进而选择性的使用某些新的框架（比如 Combine, SwiftUI）时，就是加载了可选库。

下面用例子详细看一下：

新建一个工程，添加一个必备库和一个可选库：

编译一下工程，然后在 Products 下面找到编译好的 .app 包，右键选择 Show Package Contents，找到可执行文件。

下一步我们使用 otool 来查看包引用的动态库：

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➜  ~ otool -L /Users/**/Debug-iphonesimulator/Demo-Framework.app/Demo-Framework
/Users/**/Debug-iphonesimulator/Demo-Framework.app/Demo-Framework:
	/System/Library/Frameworks/CoreLocation.framework/CoreLocation (compatibility version 1.0.0, current version 2420.12.14)
	/System/Library/Frameworks/CallKit.framework/CallKit (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0, weak)
	/System/Library/Frameworks/Foundation.framework/Foundation (compatibility version 300.0.0, current version 1770.255.0)
	/usr/lib/libobjc.A.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 228.0.0)
	/usr/lib/libSystem.B.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1292.60.1)
	/System/Library/Frameworks/UIKit.framework/UIKit (compatibility version 1.0.0, current version 4003.1.101)
	/usr/lib/swift/libswiftCore.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1200.2.41)
	/usr/lib/swift/libswiftCoreFoundation.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.6.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftCoreGraphics.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 2.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftCoreImage.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftCoreLocation.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 5.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftDarwin.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 0.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftDispatch.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 4.40.2, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftFoundation.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 20.0.0)
	/usr/lib/swift/libswiftMapKit.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 2.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftMetal.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.3.1, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftObjectiveC.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)
	/usr/lib/swift/libswiftQuartzCore.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftUIKit.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 19.0.0)

从上面能够发现，Foundation UIKit 等系统必备的库已经自动引用了，我们自己添加的 CoreLocation CallKit 也被引用了，不同的是 CallKit 后面有一个 weak ，表明是可选库。系统库是被所有应用所共用的，在 App 运行时动态加载。

CocoaPods 引入的动态库和静态库

首先怎么看一个库是静态库还是动态库呢，后缀为 .a 的是静态库，.dylib 是动态库，.framework 可以是动态库也可以是静态库，可以通过 file 命令查看可执行文件获取信息：

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➜  GoogleMaps.framework git:(main) ✗ cd /Users/zhiying.fan/Library/Developer/Xcode/DerivedData/Demo-Framework-cqyqoilkxvbzuwcjdiccbzbutijf/Build/Products/Debug-iphonesimulator/Demo-Framework.app/Frameworks/Alamofire.framework
➜  Alamofire.framework file Alamofire
Alamofire: Mach-O 64-bit dynamically linked shared library x86_64
➜  Alamofire.framework cd /Users/zhiying.fan/Desktop/repos/demos/Demo-Framework/Pods/GoogleMaps/Maps/Frameworks/GoogleMaps.framework
➜  GoogleMaps.framework git:(main) ✗ file GoogleMaps
GoogleMaps: Mach-O universal binary with 4 architectures: [arm_v7:Mach-O object arm_v7] [i386] [x86_64] [arm64]
GoogleMaps (for architecture armv7):	Mach-O object arm_v7
GoogleMaps (for architecture i386):	Mach-O object i386
GoogleMaps (for architecture x86_64):	Mach-O 64-bit object x86_64
GoogleMaps (for architecture arm64):	Mach-O 64-bit object arm64
  • 动态库会显示 dynamically linked shared library
  • 静态库则会显示是基于什么架构生成的

下面看一下使用 CocoaPods 引入动态库和静态库有什么区别：

作为例子，引入 Alamofire （动态库）和 GoogleMaps （静态库），编译之后来看一下包内容。

然后再用命令看一下链接的动态库

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➜  ~ otool -L /Users/zhiying.fan/Library/Developer/Xcode/DerivedData/Demo-Framework-cqyqoilkxvbzuwcjdiccbzbutijf/Build/Products/Debug-iphonesimulator/Demo-Framework.app/Demo-Framework
/Users/zhiying.fan/Library/Developer/Xcode/DerivedData/Demo-Framework-cqyqoilkxvbzuwcjdiccbzbutijf/Build/Products/Debug-iphonesimulator/Demo-Framework.app/Demo-Framework:
	/usr/lib/libc++.1.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 904.4.0)
	/usr/lib/libz.1.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.2.11)
	/System/Library/Frameworks/Accelerate.framework/Accelerate (compatibility version 1.0.0, current version 4.0.0)
	@rpath/Alamofire.framework/Alamofire (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)
	/System/Library/Frameworks/CFNetwork.framework/CFNetwork (compatibility version 1.0.0, current version 1209.0.0)
	/System/Library/Frameworks/CoreData.framework/CoreData (compatibility version 1.0.0, current version 1044.3.0)
	/System/Library/Frameworks/CoreGraphics.framework/CoreGraphics (compatibility version 64.0.0, current version 1463.2.1)
	/System/Library/Frameworks/CoreImage.framework/CoreImage (compatibility version 1.0.0, current version 5.0.0)
	/System/Library/Frameworks/CoreLocation.framework/CoreLocation (compatibility version 1.0.0, current version 2420.12.14)
	/System/Library/Frameworks/CoreTelephony.framework/CoreTelephony (compatibility version 1.0.0, current version 0.0.0)
	/System/Library/Frameworks/CoreText.framework/CoreText (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)
	/System/Library/Frameworks/GLKit.framework/GLKit (compatibility version 1.0.0, current version 124.0.0)
	/System/Library/Frameworks/ImageIO.framework/ImageIO (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)
	/System/Library/Frameworks/Metal.framework/Metal (compatibility version 1.0.0, current version 244.40.1)
	/System/Library/Frameworks/OpenGLES.framework/OpenGLES (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)
	/System/Library/Frameworks/QuartzCore.framework/QuartzCore (compatibility version 1.2.0, current version 1.11.0)
	/System/Library/Frameworks/SystemConfiguration.framework/SystemConfiguration (compatibility version 1.0.0, current version 1109.60.2)
	/System/Library/Frameworks/UIKit.framework/UIKit (compatibility version 1.0.0, current version 4003.1.101)
	/System/Library/Frameworks/CallKit.framework/CallKit (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0, weak)
	/System/Library/Frameworks/Foundation.framework/Foundation (compatibility version 300.0.0, current version 1770.255.0)
	/usr/lib/libobjc.A.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 228.0.0)
	/usr/lib/libSystem.B.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1292.60.1)
	/System/Library/Frameworks/CoreFoundation.framework/CoreFoundation (compatibility version 150.0.0, current version 1770.255.0)
	/System/Library/Frameworks/Security.framework/Security (compatibility version 1.0.0, current version 59754.62.1)
	/usr/lib/libc++abi.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 904.4.0)
	/usr/lib/swift/libswiftCore.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1200.2.41)
	/usr/lib/swift/libswiftCoreFoundation.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.6.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftCoreGraphics.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 2.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftCoreImage.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftCoreLocation.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 5.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftDarwin.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 0.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftDispatch.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 4.40.2, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftFoundation.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 20.0.0)
	/usr/lib/swift/libswiftMapKit.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 2.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftMetal.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.3.1, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftObjectiveC.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)
	/usr/lib/swift/libswiftQuartzCore.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0, weak)
	/usr/lib/swift/libswiftUIKit.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 19.0.0)

从包内容可以发现，Alamofire 被放在了 Frameworks 文件夹下，动态库加载器会从 @rpath/Alamofire.framework/Alamofire 去链接它。@rpath 代表的是已经被嵌入到应用程序的本地列表。

而对于静态库 GoogleMaps ，在包内容中只能看到它的资源文件 GoogleMaps.bundle ，在动态链接库中也看不到它。因为它是被拷贝到可执行文件中去了。

在自己的库中引用动态库和静态库

  1. 参考 Using Pod Lib Create 创建自己的库 Maps

  2. 在自己的框架中引入 Alamofire 和 GoogleMaps

  3. 将新创建的框架引入到 Demo 工程中去

在上面三步做完并且执行 pod install 时，遇到了报错：

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➜  Demo-Framework git:(main) ✗ pod install
Analyzing dependencies
Downloading dependencies
Installing Alamofire (5.4.1)
Installing GoogleMaps (4.1.0)
Installing Maps 0.1.0
[!] The 'Pods-Demo-Framework' target has transitive dependencies that include statically linked binaries: (/Users/zhiying.fan/Desktop/repos/demos/Demo-Framework/Pods/GoogleMaps/Base/Frameworks/GoogleMapsBase.framework, /Users/zhiying.fan/Desktop/repos/demos/Demo-Framework/Pods/GoogleMaps/Maps/Frameworks/GoogleMaps.framework, and /Users/zhiying.fan/Desktop/repos/demos/Demo-Framework/Pods/GoogleMaps/Maps/Frameworks/GoogleMapsCore.framework)

因为我们引用的 GoogleMaps 是静态库，所以自己的库也必须是静态库，CocoaPods 指定静态库的语法为：

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spec.static_framework = true

加上之后再执行 pod install ，然后去看动态库链接，会发现和之前直接在工程中引用并没有什么不同。

静态库中的资源文件

静态库在打包时，资源文件是不会被一起打包进去的，CocoaPods 会将包的资源文件拷贝到项目中去。CocoaPods 在对包的资源文件进行拷贝时，有两种选择可以配置：resources 和 resource_bundles

resources

  • resources: 把所有库的资源文件直接拷贝到项目中。
  • resource_bundles: 把所有资源文件放在一个 .bundle 的文件夹下，然后再拷贝到项目中，使用这种方式可以避免文件名冲突的问题。

获取资源文件

因为 resources 和 resource_bundles 对资源文件的不同处理方式，我们在获取这些资源的时候，也需要区别对待：

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  var mapsResourceBundle: Bundle {
    let codeBundle = Bundle(for: MapView.self)
    guard
      let resourceBundlePath = codeBundle.path(forResource: "Maps", ofType: "bundle"),
      let resourceBundle = Bundle(path: resourceBundlePath)
    else {
      return codeBundle
    }
    return resourceBundle
  }
  • 如果使用的是 resources 方式进行资源文件的打包，那么用 codeBundle 就可以获取到 mainBundle，资源文件就直接放置在其中。
  • 如果使用的是 resource_bundles 方式进行资源文件的打包，那么获取到 mainBundle 之后，还需要找到自己库的 bundle 文件，然后才能在其中找到想要的资源。

Demo

参考

iOS
library
This post is licensed under CC BY 4.0 by the author.
Contents

iOS 地图 MapKit - 搜索与路径

读《程序员的职业素养》：The Clean Coder

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