本教程将从零开始教大家使用Swift来开发一款iOS计时器App。

这款App的灵感来自于我家厨房的百利达计时器，平时我主要用它来控制烹饪的时间和实践番茄工作法。

它的操作很简单：

• 点击复位可以对时间清零；

• 点击秒、1分、3分、5分可以不断增加倒计时时间；

• 点击 开始/停止 来启动或停止倒计时；

通过此教程，你将学习：

• 如何使用Xcode

• 如何灵活运用Swift中的语法来解决实际问题；

• 如何使用基本的UI控件UIButton、UILabel 来创建界面，使用NSTimer来触发定时事件，以及使用UILocalNotification来实现本地提醒。

项目源代码

项目托管在GitHub上，请参考这里。

创建项目

首先，打开Xcode，新建一个项目，Xcode将提示选择一个工程模板。由于我们将从零开始学习，请在左侧窗口选则iOS/Application，右侧窗口选择Empty Application，点击Next，然后在Product Name项填入SwiftCounter，Language注意选择Swift，再点击Next，选择项目保存的路径，最后点击Create即可完成项目创建。

项目新建完成后，我们可以看到工程中已经自动生成了AppDelegate.swift文件。

应用代理类（AppDelegate）

AppDelegate类中定义了app进入不同生命周期（包括app启动动、闲置、进入后台、进入前台、激活、完全退出）时的回调方法。实际上在app启动时，app会自动执行一个叫main的入口函数，它通过调用UIApplicationMain函数来创建出AppDelegate类实例，并委托其实现app在不同生命周期的定制行为。

屏幕（Screen）、窗口（Window）和视图（View）

在app启动完成的回调方法application:didFinishLaunchingWithOptions中，首先创建一个UIWindow对象。在此，我先简单介绍一下iOS开发中基本UI元素：

• UIScreen 代表一块物理屏幕；

• UIWindow 代表一个窗口，在iPhone上每个app一般只有一个窗口，而在Mac上一个app经常有多个窗口；

• UIView 代表窗口里某一块矩形显示区域，用来展示用户界面和响应用户操作；

• UILabel和UIButton，继承自UIView的特定UI控件，实现了特定的样式和行为。

继续看application:didFinishLaunchingWithOptions中的默认实现：

    self.window = UIWindow(frame: UIScreen.mainScreen().bounds)self.window!.backgroundColor = UIColor.whiteColor()self.window!.makeKeyAndVisible()

首先，它通过获取主屏幕的尺寸，创建了一个跟屏幕一样大小的窗口；然后将其背景色为白色；并调用makeKeyAndVisible()方法将此窗口显示在屏幕上。

视图控制器（ViewController）

在iOS开发中，主要使用ViewController来管理与之关联的View、响应界面横竖屏变化以及协调处理事务的逻辑。每个ViewController都有一个view对象，定制的UI对象都将添加到此view上。

为了给计时器创建页面并实现功能，我们需要新建一个视图控制器，命名为CounterViewController：点击文件，新建文件，类型选择Swift，然后输入类名CounterViewController，确定。

我们先为其添加基础的结构代码：

    import UIKitclass CounterViewController : UIViewController {override func viewDidLoad()  {super.viewDidLoad()}}

其中重载的方法viewDidLoad非常重要，它在控制器对应的view装载入内存后调用，主要用来创建和初始化UI。

在介绍如何定制计时器UI之前，我们需要先将CounterViewController的view跟app中唯一的窗口Window关联起来。完成此操作只需在application:didFinishLaunchingWithOptions中加一行代码：

    self.window!.rootViewController = CounterViewController()

这样CounterViewController的view会自动添加到Window上，用户启动app后直接看到的将是CounterViewController中view的内容。

创建计时器UI界面

在Xcode中创建UI的方法有很多种，包括使用Nib或Storyboard文件的可视化方式，以及使用纯代码的方式。由于代码创建UI是可视化创建UI的基础，本篇教程只介绍使用代码创建UI的方式。

先看一下我们最终的UI效果图：

• 在view上方，我们将定义一个标签UILabel来显示剩余时间；

• 在view下方，我们定义了一排橘黄色的按钮UIButton，接受用户点击操作；

• 在view最下方，我们定义了启动/停止按钮和复位按钮，接受用户点击操作。

为了能保存和引用这些UI控件，我们要为它们创建属性:

    ///UI Controls    var timeLabel: UILabel? //显示剩余时间    var timeButtons: [UIButton]? //设置时间的按钮数组    var startStopButton: UIButton? //启动/停止按钮    var clearButton: UIButton? //复位按钮

注意，所有的UI变量类型后面都带了?号，表示它们是Optional类型，其变量值可以为nil。Optional类型实际上是一个枚举enum，里面包含None和Some两种类型。nil其实是Optional.None，非nil是Option.Some，它通过Some(T)来包装（wrap）原始值，详细解释请参考Swift之?和!。

Swift中非Optional类型（任何不带?号的类型）必须通过设置默认值或在构造函数init中完成初始化。前面有提到，ViewController中的UI控件主要是在viewDidLoad方法中进行创建和初始化的，所以我们必须将UI控件设置为Optional类型。

其次，考虑到时间按钮的样式和功能基本相同，而且以后可能会增加或删减类似按钮，我们使用一个数组timeButtons来保存所有的时间按钮。同时，因为每个按钮的显示标题跟点击后增加的时间不同，我们还需要定义一个数组timeButtonInfos来保存不同按钮的信息：

    let timeButtonInfos = [("1分", 60), ("3分", 180), ("5分", 300), ("秒", 1)]

timeButtonInfos在初始化之后不会再有改变，所以我们使用let将其定义为常量。它是一个数组，其中每个元素是一个元组（tuple），包含了对应按钮的标题和点击后增加的秒数。

由于UI创建的代码比较多，全部写到viewDidLoad中会很乱。所以接下来，我们定义了3个方法，分别用来完成3部分UI控件的创建：

• 创建倒计时剩余时间的标签

        ///UI Helpers        func setupTimeLabel() {timeLabel = UILabel()timeLabel!.text = "00:00"timeLabel!.textColor = UIColor.whiteColor()timeLabel!.font = UIFont(name: nil, size: 80)timeLabel!.backgroundColor = UIColor.blackColor()timeLabel!.textAlignment = NSTextAlignment.Centerself.view.addSubview(timeLabel)}

这个方法首先使用默认构造函数UILabel()创建了一个UILabel实例并赋值给timeLabel属性。然后将timeLabel文本颜色设置为白色、字体设置为80号大小的默认字体、背景色设为黑色，标签中的文本设置为居中对齐。具体UILabel的使用方法，请参考UILabel。

需要注意的是，在赋值时，每个timeLabel后都带上了一个!号，这是因为timeLabel实际上是Optional类型，它像一个黑盒子一样包装了（wrap）原始值，所以在使用它的原始值时必须先用!操作符来拆包（unwrap），详细解释请参考Swift之?和!。

最后，我们将timeLabel添加到了控制器对应的view上。

• 创建一组时间按钮

        func setuptimeButtons() {var buttons = [UIButton]()for (index, (title, _)) in enumerate(timeButtonInfos) {let button: UIButton = UIButton()button.tag = index //保存按钮的index                button.setTitle("\(title)", forState: UIControlState.Normal)button.backgroundColor = UIColor.orangeColor()button.setTitleColor(UIColor.whiteColor(), forState: UIControlState.Normal)button.setTitleColor(UIColor.blackColor(), forState: UIControlState.Highlighted)button.addTarget(self, action: "timeButtonTapped:", forControlEvents: UIControlEvents.TouchUpInside)buttons += buttonself.view.addSubview(button)}timeButtons = buttons}

首先我们创建了一个空数组，用来临时保存生成的按钮。接下来，考虑到在timeButtons中指定位置index的button对应的是timeButtonInfos中相同位置的信息，我们需要获得这个index。

通过使用 enumerate 全局函数我们可以为timeButtonInfos创建一个包含index以及数组中元素（也是元组）的元组(index, (title, _))。由于暂时用不到timeButtonInfos中元组的第二个参数（点击增加的时间），我们使用_替代命名，表示不生成对应的变量。

接着在每次循环开始，我们创建了一个UIButton实例。每个继承自UIView的类（包括UIButton）都继承了属性tag，它主要用一个整数来标记某个view。此处，我们将按钮信息所在的index赋值给button.tag，用来标记button对应的信息所处的位置。

接着我们设置了按钮的标题、背景色、不同点击状态下的标题颜色等，具体UIButton的使用方法请参考UIButton。

除了显示作用，按钮还可以响应用户的点击操作。我们通过addTarget:action:forControlEvents:方法给button添加了可以响应按下按钮并抬起操作的回调方法：timeButtonTapped:。

最后我们将这个临时按钮加入buttons数组，并将此按钮添加到视图上。

当所有按钮创建完毕，我们将这个临时按钮数组赋值给timeButtons，以方便日后引用。

• 创建2个操作按钮

        func setupActionButtons() {//create start/stop button            startStopButton = UIButton()startStopButton!.backgroundColor = UIColor.redColor()startStopButton!.setTitleColor(UIColor.whiteColor(), forState: UIControlState.Normal)startStopButton!.setTitleColor(UIColor.blackColor(), forState: UIControlState.Highlighted)startStopButton!.setTitle("启动/停止", forState: UIControlState.Normal)startStopButton!.addTarget(self, action: "startStopButtonTapped:", forControlEvents: UIControlEvents.TouchUpInside)self.view.addSubview(startStopButton!)clearButton = UIButton()clearButton!.backgroundColor = UIColor.redColor()clearButton!.setTitleColor(UIColor.whiteColor(), forState: UIControlState.Normal)clearButton!.setTitleColor(UIColor.blackColor(), forState: UIControlState.Highlighted)clearButton!.setTitle("复位", forState: UIControlState.Normal)clearButton!.addTarget(self, action: "clearButtonTapped:", forControlEvents: UIControlEvents.TouchUpInside)self.view.addSubview(clearButton!)}

上面方法中分别为startStopButton设置了点击后的回调方法startStopButtonTapped:；为clearButton设置了点击后的回调方法clearButtonTapped:。

接着，我们简单定义了这几个所需的按钮按下回调方法：

    ///Actions & Callbacks    func startStopButtonTapped(sender: UIButton) {}func clearButtonTapped(sender: UIButton) {}func timeButtonTapped(sender: UIButton) {}func updateTimer(timer: NSTimer) {}

然后在CounterViewController的viewDidLoad方法中，我们通过调用上面定义好的UI创建方法来创建主页面：

    ///Overrides    override func viewDidLoad()  {super.viewDidLoad()self.view.backgroundColor = UIColor.whiteColor()setupTimeLabel()setuptimeButtons()setupActionButtons()}

在Xcode中使用快捷键CMD+R运行app，发现预想中的界面并没有出现，这是因为我们还没有设置每个UI控件的位置和大小。

实际上，所有继承自UIView的UI控件类都可以使用init:frame:构造函数来创建指定位置、大小的UI控件。

如果你的app只支持一种方向的屏幕（比如说竖屏），这样做是没问题的；但如果你的app需要同时支持竖屏和横屏，那么最好重载ViewController中的viewWillLayoutSubviews方法。这个方法会在ViewController中的视图view大小改变时自动调用（横竖屏切换会改变视图控制器中view的大小），也提供了最好的时机来设置UI控件的位置和大小。

所以我们在CounterViewController中重载此方法，并为每个UI控件设置了合适的位置和大小：

    override func viewWillLayoutSubviews() {super.viewWillLayoutSubviews()timeLabel!.frame = CGRectMake(10, 40, self.view.bounds.size.width-20, 120)let gap = ( self.view.bounds.size.width - 10*2 - (CGFloat(timeButtons!.count) * 64) ) / CGFloat(timeButtons!.count - 1)for (index, button) in enumerate(timeButtons!) {let buttonLeft = 10 + (64 + gap) * CGFloat(index)button.frame = CGRectMake(buttonLeft, self.view.bounds.size.height-120, 64, 44)}startStopButton!.frame = CGRectMake(10, self.view.bounds.size.height-60, self.view.bounds.size.width-20-100, 44)clearButton!.frame = CGRectMake(10+self.view.bounds.size.width-20-100+20, self.view.bounds.size.height-60, 80, 44)}

在iOS设备中，视图坐标系是以左上角(0,0)为原点，使用CGRect结构体来表示一个矩形位置，使用CGRectMake全局函数来创建矩形结构体的实例。每个继承自UIView的UI类都有一个类型为CGRect的frame属性，用来保存其在父view中的位置。

我们首先设置了timeLabel的frame，其左上角为(10,40)，宽度为整个CounterViewController中view的宽度-20（为右边也留出10的边），高度为120；

其次我通过循环整个时间按钮数组，为每个按钮设置了合适的frame。这里为了让时间按钮的排列能够自动适应不同屏幕的宽度，我们先计算中每个按钮之间的间距gap，然后根据gap、按钮的宽度64来确定每个按钮的左边距buttonLeft，并最终得到每个按钮的frame。

最后，我们为startStopButton按钮和clearButton也设置了合适的frame。

竖屏模式iPhone4S下，各控件通过计算后得出的frame值如下：

此时，再次CMD+R运行app，就能看到预期的界面了。

添加逻辑功能

界面已开发完毕，现在我们考虑为计时器app添加以下功能：

• 设置时间

• 启动和停止倒计时

• 在计时完成后进行提醒

1. 设置时间

在使用倒计时器时，我们发现每次点击时间按钮，当前倒计时的时间会累加；而当开始倒计时时，倒计时的时间又会递减。这些操作都牵扯到一个重要的状态：当前倒计时的时间，而且这个状态是不断变化的。

所以我们考虑为这个状态定义一个变量，表示当前倒计时剩余的秒数：

    var remainingSeconds: Int = 0

我们期望当用户点击时间按钮时，app内部会增加remainingSeconds的值；当点击复位按钮时，会设置remainingSeconds的值为0；当计时开始时，会逐秒减少remainingSeconds的值。并且当remainingSeconds发生变化时，能够及时更新UI，在timeLabel上显示正确的剩余时间。

为实现这些功能，首先我们在时间按钮和复位按钮点击的回调方法中对remainingSeconds值作调整：

    func clearButtonTapped(sender: UIButton) {remainingSeconds = 0}func timeButtonTapped(sender: UIButton) {let (_, seconds) = timeButtonInfos[sender.tag]remainingSeconds += seconds}

按钮回调方法中的唯一参数sender，代表触发此回调方法的控件。在timeButtonTapped:方法中，我们通过控件的tag来找到对应的按钮的信息。按钮信息是一个元组，其中第二个参数存储着每次点击按钮需要增加的秒数，我们将此秒数增加到remainingSeconds上。

现在在设置或复位时间时，remainingSeconds的值可以正常更新了，我们需要考虑如何让UI界面也能及时显示剩余时间。通常的做法，是在按钮的回调方法中，除了设置remainingSeconds的值，也同时通过设置timeLabel的text属性来更新UI。这种做法可以解决问题，但并不最佳方案，因为我们除了需要在timeButtonTapped:中设置UI；也需要在clearButtonTapped:中设置UI；还需要在计时器启动后，在适当的回调中逐秒递减时设置UI。这样会造成很多重复的代码，且难于管理。

其实我们可以使用更Swift的方式来解决状态跟UI的同步问题：使用属性的willSet和/或didSet方法，请参考Property Observers。

    var remainingSeconds: Int = 0 {willSet(newSeconds) {let mins = newSeconds/60let seconds = newSeconds%60self.timeLabel!.text = NSString(format:"%02d:%02d","%02d:%02d")}}

在此，我们给remainingSeconds属性添加了一个willSet方法，这个方法会在remainingSeconds的值将要变化的时候调用，并传入变化后的新值作为唯一参数。

在这个方法里，我们先通过整除/和取余%的方式得到倒计时秒数对应的分钟，和除分钟数外的秒数。假如新值为80（秒），那么计算后，mins值为1，second值为20。

然后，我们通过使用Objective-C中定义的字符串类型NSString来格式化这两个数值，让其显示为分钟:秒钟的形式：比如新值为80，那么格式化后的字符串为01:20。这里多提一句，Swift中提供了自带的String类，它能跟Obejctive-C定义的NSString互相兼容。在使用Swift编程时，我们主要使用String来处理字符串，但由于String类目前还没有提供格式字符串相关的方法，我们只能求助于NSString类型。

2.启动和停止倒计时

通过点击启动/停止按钮，我们可以启动或停止倒计时。这种操作能让计时器呈现2种不同的状态：正在计时 和 没有计时。为了实现此功能，我们定义了一个布尔类型变量isCounting：

    var isCounting: Bool = false

同时，在启动计时器后，我们需要每间隔1秒钟就更新一次UI界面的剩余时间。为实现这种定时触发的功能，我们需要用到Foundation库中定义的NSTimer。

为此我们定义了一个NSTimer类型变量timer：

    var timer: NSTimer?

接着，在用户点击启动/停止按钮时触发的回调方法startStopButtonTapped:中，我们切换了isCounting的状态：

    func startStopButtonTapped(sender: UIButton) {isCounting = !isCounting}

同样，为了实现界面同步，我们为isCounting属性添加了willSet方法：

    var isCounting: Bool = false {willSet(newValue) {if newValue {timer = NSTimer.scheduledTimerWithTimeInterval(1, target: self, selector: "updateTimer:", userInfo: nil, repeats: true)} else {timer?.invalidate()timer = nil}setSettingButtonsEnabled(!newValue)}}

当isCounting的新值newValue为true时，我们将通过调用NSTimer的类方法scheduledTimerWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats:创建并启动一个每1秒钟调用1次updateTimer:方法的timer，并将返回的实例保存到timer中。

同时我们定义了updateTimer:方法来更新当前的倒计时时间：

    func updateTimer(timer: NSTimer) {remainingSeconds -= 1}

当isCounting的新值newValue为false时，我们将暂停timer并将timer设置为nil。此处对timer使用了?修饰符，意思是只有timer是非nil时才做拆包，并调用后面的方法，否则什么也不做。?的用处很多，善用它能写出更安全的代码。

此外，由于时间按钮和复位按钮只在计时器停止时起作用，在计时器启动时无效，我们还提供了辅助方法 setSettingButtonsEnabled: 用来设置这些按钮在不同isCounting状态下的样式（settingButtons是指在设置时间时，也就是计时器停止时可以操作的按钮）：

    func setSettingButtonsEnabled(enabled: Bool) {for button in self.timeButtons! {button.enabled = enabledbutton.alpha = enabled ? 1.0 : 0.3}clearButton!.enabled = enabledclearButton!.alpha = enabled ? 1.0 : 0.3}

3.在计时完成后进行提醒

当倒计时自然结束时（不是人为点击启动/停止按钮来停止），如果当前app还处于激活状态（用户没有按Home键退出），那么我们此时将弹出一个警告窗口(UIAlertView)，来提示倒计时已完成：

    func updateTimer(timer: NSTimer) {remainingSeconds -= 1if remainingSeconds <= 0 {self.isCounting = falseself.timeLabel?.text = "00:00"self.remainingSeconds = 0let alert = UIAlertView()alert.title = "计时完成！"alert.message = ""alert.addButtonWithTitle("OK")alert.show()}        }

我们使用通用构造函数创建了一个UIAlertView实例，设置好标题和按钮，最后调用show()方法将其显示出来。效果参照下图：

很多情况下，用户在app计时未结束时就离开了计时器app（计时器处于未激活状态），那么当计时完成时，我们如何来通知用户呢？对这种情况，我们可以使用系统的本地通知UILocalNotification。我们先定义一个辅助方法createAndFireLocalNotificationAfterSeconds:来创建和注册一个N秒钟后的本地提醒事件：

    func createAndFireLocalNotificationAfterSeconds(seconds: Int) {UIApplication.sharedApplication().cancelAllLocalNotifications()let notification = UILocalNotification()let timeIntervalSinceNow =  NSNumber(integer: seconds).doubleValuenotification.fireDate = NSDate(timeIntervalSinceNow:timeIntervalSinceNow);notification.timeZone = NSTimeZone.systemTimeZone();notification.alertBody = "计时完成！";UIApplication.sharedApplication().scheduleLocalNotification(notification);}

在方法实现中，我们先调用cancelAllLocalNotifications取消了所有当前app已注册的本地消息。之后创建了一个新的本地消息对象notification。

接下来我们要为notifcation设置消息的激活时间。我们通过NSDate(timeIntervalSinceNow: double)构造器创建了从当前时间往后推N秒的一个时间。由于方法接受的参数timeIntervalSinceNow是double类型，我们先将Int类型seconds通过 NSNumber(integer: Int) 方法转换成兼容的NSNumber对象，再调用其doubleValue方法获得对应的值。

如同String之于NSString，Swift中的Int、Float类都能跟Objective-C中的NSNumber类互相兼容。由于Swift中没有提供将Int转换为double类型的方法，我们也不得不求助于NSNumber，通过 NSNumber(integer: Int) 方法将Int对象转换成对应的NSNumber对象。

之后我们将本地消息的时区设置为系统时区，提示消息为“计时完成！”。并最终完成此消息的注册。

接下来，我们更新了启动/停止按钮响应的startStopButtonTapped:回调方法：

    func startStopButtonTapped(sender: UIButton) {isCounting = !isCountingif isCounting {createAndFireLocalNotificationAfterSeconds(remainingSeconds)} else {UIApplication.sharedApplication().cancelAllLocalNotifications()}}

在启动计时器时创建并注册计时完成时的本地提醒；当计时器停止时，取消当前app所注册的所有本地提醒。

值得注意的是，在iOS8中使用本地消息也需要先获得用户的许可，否则无法成功注册本地消息。因此，我们将询问用户许可的代码片段也添加到了app启动后的入口方法中（AppDelegate中的didFinishLaunchingWithOptions）：

        //register notification        application.registerUserNotificationSettings(UIUserNotificationSettings(forTypes: UIUserNotificationType.Sound | UIUserNotificationType.Alert |UIUserNotificationType.Badge, categories: nil))

最终本地消息提醒的效果参考下图：

至此，一个完整的倒计时app已开发完毕。

后记

通过完成此教程，我对Swift语言的理解也更进了一步。Swift是一门全新的语言，作为开发者，我们需要不断加深对这门语言的理解，并灵活使用语言提供的特性来编程。虽然在开发中还需要大量使用Cocoa(Touch)中提供的Objective-C类库，但编程的方式已经完全改变了，不仅仅是将Objective-C代码翻译成Swift代码，而需要在代码层面进行重新思考。