基于AOP的iOS用户操作引导框架设计

背景

有一种现象，App设计者觉得理所当然的操作方式，却常常被用户所忽视，为了防止这种现象发生，就要为App设计一个帮助，一种低成本的方案是将帮助文档写成HTML然后展示给用户，这样的方式常常不能带来好的效果，一种较好的方式是高亮用户应该点击的区域，对其他部分进行遮盖，并用说明文字提醒用户，如下图所示。点击这里观看动画演示

下载

框架SGUserGuide已经上传到github，点击前去github下载，欢迎Star！

关键

要实现这种引导，关键问题有二，一是如何拿到允许交互的控件，二是如何处理引导步骤的推进关系。
对于第一个问题，可以通过keyPath解决，keyPath的强大之处在于可以用点语法拿到更深层的私有，例如我们的ViewController有一个私有属性topView，而topView又有私有属性topButton，那么我们使用topView.topButton即可从ViewController中拿到控件topButton而丝毫不破坏其封装性。
对于第二个问题，可以通过AOP编程解决。我们知道大部分的交互都涉及页面切换，例如上图点击按钮后进入编辑页面，因此页面的切换可以作为一个“切面”，我们通过这个切面来处理大部分的引导步骤推进。我们可以通过Method Swizzling来拦截所有的viewWillAppear:方法，并处理引导步骤的判断与推进，需要注意的是还有一些不涉及页面切换的引导步骤，则需要在适当的地方手动推进。

实现

描述用户引导步骤的类的设计

为了描述一个引导步骤，首先要判断当前页面是否应该被引导，通过ViewController的类型来判断；其次需要的是可交互控件，通过keyPath来寻找；除此之外，还需要对用户的提示信息，这个类的具体设计如下：

@interface SGGuideNode : NSObject

@property (nonatomic, assign) Class controllerClass;
@property (nonatomic, strong) NSString *permitViewPath;
@property (nonatomic, copy) NSString *message;
@property (nonatomic, assign) BOOL reverse;

+ (instancetype)nodeWithController:(Class)controller permitViewPath:(NSString *)permitViewPath message:(NSString *)message reverse:(BOOL)reverse;
+ (instancetype)endNodeWithController:(Class)controller;

@end

其中reverse是一个用于反转遮盖与可交互控件的属性，用于类似于“进行一项除去退出以外的操作”的情景。
通过两个类方法可快速的创建一个步骤结点，endNode作为结束结点，用于判断用户引导是否结束。

遮盖层视图设计

拦截交互事件

遮盖层视图需要盖住界面，并且在可交互区域“挖洞”，要实现这种功能，可以通过pointInside:withEvent:方法处理点击事件，对于落在洞外的点交给遮盖层处理，也就是返回YES，这样就保证了原来的交互事件被拦截。
其中permitRect为允许交互的视图的

- (BOOL)pointInside:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event {
    BOOL ret = !CGRectContainsPoint(self.permitRect, point);
    if (self.node.reverse) {
        ret = !ret;
    }
    return ret;
}

绘制遮盖区域与允许点击区域

处理完了点击事件，我们只需要通过drawRect:在遮盖区绘制透明的灰色，在允许交互区域绘制透明色即可做出预想的效果。
首先我们要定义出maskColor和holeColor，然后先对整个遮盖层视图填充maskColor，再对允许交互区填充holeColor。

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    // 省略maskColor、holeColor的定义与赋值代码
    [maskColor setFill];
    UIRectFill(rect);
    // 省略允许点击区域permitRect的计算代码
    [holeColor setFill];
    UIRectFill(self.permitRect);
}

计算说明文字的区域

接下来一个问题是提示文字的位置，提示文字应该紧贴可交互区域，并且应该尽可能拥有更多的空间，因此我们需要计算可交互区域四周的面积，并选择一块最大的区域。

添加遮盖层

最最关键的问题是遮盖层应该添加到谁的view身上，由于在触发一个引导步骤时已经拿到了当前显示的视图控制器（引导步骤的触发通过拦截viewWillAppear:实现，因此可以拿到视图控制器对象），因此添加变得十分简单。
不要简单的认为将遮盖层添加到视图控制器的view即可，因为视图控制器可能有NavigationController或者TabbarController包裹，如果只是添加到视图控制器的view无法盖住顶部和底部区域
基于这个考虑，我们按照tabBarController.view>navigationController.view>viewController.view的优先级来添加遮盖层。

- (void)showInViewController:(UIViewController *)viewController {
    // 每次显示前，保证显示中的遮盖层已经被移除，通过removeFromSuperview移除。
    [self hide];
    self.permitView = [viewController valueForKeyPath:self.node.permitViewPath];
    self.messageLabel.text = self.node.message;
    if (viewController.tabBarController) {
        [viewController.tabBarController.view addSubview:self];
    }else if (viewController.navigationController) {
        [viewController.navigationController.view addSubview:self];
    } else {
        [viewController.view addSubview:self];
    }
    self.frame = self.superview.frame;
    [self setNeedsDisplay];
}

这里包含了对步骤结点的解析，注意遮盖的尺寸与要盖住的视图大小一致，最后一句会触发drawRect:根据最新的结点解析数据绘制遮盖层与允许交互层。

移除遮盖层

移除遮盖层，只需要调用removeFromSuperview即可。

- (void)hide {
    [self removeFromSuperview];
}

调度器的设计

调度器类的设计

要实现步骤的切换，需要一个全局调度器，它接收切面通知或者用户的手动通知来对步骤进行判断与切换。所有的步骤结点都被以数组的形式保存到调度器中，调度器通过游标cur来判断当前进行到的步骤。
为了使用方便，编程者只需要将结点数组传递给调度器，调度器便会自动开始处理步骤的判断与切换，例如下面的代码：

- (void)setupGuide {
    SGGuideDispatcher *dp = [SGGuideDispatcher sharedDispatcher];
    dp.nodes = @[
                 [SGGuideNode nodeWithController:[FirstViewController class] permitViewPath:@"addBtn" message:@"Please Click The Add Button And Choose Yes From the Alert." reverse:NO],
                 [SGGuideNode nodeWithController:[FirstViewController class] permitViewPath:@"wrap.innerView" message:@"Please Click the Info Button" reverse:NO],
                 [SGGuideNode nodeWithController:[SecondViewController class] permitViewPath:@"tabBarController.tabBar" message:@"Please Change To Third Page" reverse:NO],
                 [SGGuideNode endNodeWithController:[ThirdViewController class]]
                 ];
}

为了实现这样的效果，需要将调度器设计成单例，并且通过nodes数组这一属性接收步骤结点，上面提到，不涉及到页面切换的步骤完成无法被捕获，因此需要用户手动推进，因此调度器还需要一个next方法来进行手动推进，综上所述，调度器的设计如下：

@interface SGGuideDispatcher : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSArray<SGGuideNode *> *nodes;

+ (instancetype)sharedDispatcher;
- (void)next;
// 重置引导步骤，用于调试
- (void)reset;

@end

拦截器设计

上文提到，我们通过拦截viewWillAppear:方法来触发步骤的判断与切换，可以通过为UIViewController添加分类实现，在拦截后发出通知，以供调度器接收，如下：

@implementation UIViewController (Tracking)

+ (void)load {
    method_exchangeImplementations(class_getInstanceMethod([self class], @selector(viewWillAppear:)), class_getInstanceMethod([self class], @selector(track_viewWillAppear:)));
}

- (void)track_viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [self track_viewWillAppear:animated];
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:SGGuideTrigNotification object:@{@"viewController":self}];
}

@end

调度器开始调度的时机

上文提到调度器开始工作的时机是接收到步骤结点后，因此通过重写结点数组的setter来注册对拦截器通知的监听即可。

- (void)setNodes:(NSArray<SGGuideNode *> *)nodes {
    _nodes = nodes;
    // 重置游标
    self.cur = 0;
    // 防止重复注册
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self];
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(trig:) name:SGGuideTrigNotification object:nil];
}

这样的设计十分明了，但是不利于对引导结束后再次启动App不开启调度的编程，故改良如下，通过Preference记录引导步骤游标cur的值，对于结束的引导cur为-1，如果cur是-1，则不接收步骤结点，防止浪费内存。

- (void)setNodes:(NSArray<SGGuideNode *> *)nodes {
    if ([[NSUserDefaults standardUserDefaults] integerForKey:kSGGuideDispatcherCur] == -1) {
        return;
    }
    _nodes = nodes;
    if (self.cur < nodes.count) {
        [[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self];
        [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(trig:) name:SGGuideTrigNotification object:nil];
    }
}

调度器触发的时机

通过上文我们知道，拦截器的通知触发了调度器的trig:方法，trig:方法用于处理调度器的触发逻辑，除此之外，还有手动触发调度器的方式，也通过发送通知实现。

- (void)next {
    if (!self.currentViewController) return;
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:SGGuideTrigNotification object:@{@"viewController":self.currentViewController}];
}

这里的currentViewController为当前展示的视图控制器，这个值在每次调度器触发时根据通知中的视图控制器来赋值，由于next前还没有进行页面切换，因此当前的视图控制器不变，依然是currentViewController。

调度器的触发逻辑

调度器每次触发时，首先根据游标拿出当前步骤结点，并判断当前显示的视图控制器是否和步骤结点要求的匹配，如果匹配，则添加遮盖，并将游标后移。
上文提到最后一个步骤结点是endNode，用于判断调度的结束，endNode与其他步骤结点的区别是允许交互的视图的keyPath为空，一旦发现keyPath为空，则认为调度结束，清空nodes释放内存并且移除通知，并记录游标的值为-1，以防止下次打开App时重复启动调度。

- (void)trig:(NSNotification *)nof {
    if (self.cur >= self.nodes.count) return;
    SGGuideMaskView *maskView = [SGGuideMaskView sharedMask];
    UIViewController *topVc = nof.object[@"viewController"];
    SGGuideNode *node = self.nodes[self.cur];
    if ([topVc isKindOfClass:node.controllerClass]) {
        self.currentViewController = topVc;
        [maskView hide];
        self.cur++;
        if (node.permitViewPath == nil) {
            self.nodes = nil;
            [[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self];
            [[NSUserDefaults standardUserDefaults] setInteger:-1 forKey:kSGGuideDispatcherCur];
            [[NSUserDefaults standardUserDefaults] synchronize];
            return;
        }
        maskView.node = node;
        [maskView showInViewController:topVc];
    }
}

总结

实现用户引导有三个关键的类，引导结点SGGuideNode、遮盖层SGGuideMaskView和调度器SGGuideDispatcher，将引导结点的数组传递给调度器即可开始调度，调度的触发分为手动和自动两种方式，拦截器（UIViewController的分类）对页面切换进行拦截并触发调度，不涉及到页面切换的调度需要编程者通过调度器的next方法实现。每次触发调度时先判断是否与引导结点相符，相符则添加遮盖层并向后推进。
通过这样的设计，实现了几乎无侵入的用户引导，它不会破坏工程的结构，能提供良好的用户引导效果。