撰文：Ahmed Bakir
物聯(lián)網(wǎng)的定義
物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）是指通過接收或記錄來自互聯(lián)網(wǎng)和其他事物的數(shù)據(jù)，來推動應用程序、硬件設備或物朝著智能的方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的目標是利用這些額外的數(shù)據(jù)源，讓人們生活中的常見任務變得更豐富、更容易執(zhí)行。
物聯(lián)網(wǎng)早的驅動因素之一是量化自我（Quantified Self）的運動，這一趨勢表明，人們可以通過不斷記錄和監(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健康。盡管這首先是從卡路里計數(shù)的日記賬和計步器中收集的數(shù)據(jù)開始的，但在這之后開始出現(xiàn)了諸如MyFitnessPal之類的應用程序（可幫助用戶查找午后零食的熱量信息）和諸如Fitbit之類的設備，此類設備可以將用戶的計步器數(shù)據(jù)自動記錄到互聯(lián)網(wǎng)上，從而推動量化自我運動成為一種讓很多人都熱衷的潮流。
運行中的物聯(lián)網(wǎng)的另一個示例是智能電視。僅僅在幾年之前，電視還只是一個啞巴屏幕，僅顯示所連接的輸入設備（如機頂盒、游戲機或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卡和智能應用程序平臺，這些平臺使用戶可以執(zhí)行一些常見的任務，例如從Netflix播放流視頻或直接通過電視瀏覽Instagram的照片，而無須連接計算機。許多電視當前已經(jīng)達到堪稱智能的程度（例如，當想要看電視時，可自動打開經(jīng)�？吹墓�(jié)目），這是由于在PC和手機上已經(jīng)實現(xiàn)了此類功能，因此，連接了互聯(lián)網(wǎng)的智能電視實現(xiàn)這樣的功能不過是小事一樁，有很多開發(fā)人員為電視編寫此類應用程序。
今天的物聯(lián)網(wǎng)與之前將設備連接到互聯(lián)網(wǎng)的嘗試之間的一個顯著區(qū)別是，進入的技術壁壘已經(jīng)大大降低。以前，構建Internet連接設備的方法是讓訓練有素的硬件和軟件工程師團隊構建專有平臺，并且可能需要幾年的時間；而如今，則可以去任何電子商店或網(wǎng)站購買Arduino或Raspberry Pi，輕松將幾年前的計算機主板納入掌中，價格30美元左右。這些設備旨在為業(yè)余愛好者和學生提供一種簡便的輸入電子設備的方式（以前，這是一種非常昂貴的業(yè)余愛好某個過來人的心聲），還包括構建連接設備所需的所有核心功能能夠運行高級編程語言（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，這些引腳可以讓開發(fā)人員連接電子組件，如計時器芯片和LED燈。
消費者和生產(chǎn)企業(yè)都已經(jīng)注意到互聯(lián)設備的需求，以及進入市場的便利性，這使得當前成為學習如何為物聯(lián)網(wǎng)編程的時機！說不定哪一天你的應用也將推動某一款個性化產(chǎn)品或服務成為一種潮流！
本書目標
本書的目標是教會讀者如何使用Apple公司的原生應用程序編程接口（Application Programming Interface，API）在Swift中構建iOS應用程序，該API可連接到流行的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設備和服務。本書將圍繞以下4類設備進行敘述。
? 健身和健康追蹤器。
? Apple手表。
? 通用硬件配件。
? 認證和支付系統(tǒng)。
上述設備系列代表了一些非常流行的IoT配件類別，同時使我們可以教給讀者若干種不同的方法來連接IoT設備，包括原生iOS庫（如HealthKit和WatchKit）、通用硬件接口（如藍牙）、第三方數(shù)據(jù)記錄服務（如Fitbit）和本地網(wǎng)絡（通過WiFi）。當今物聯(lián)網(wǎng)的美妙之處在于，基于廣泛采用的開放標準，有多種方法可以連接設備，從而減少了學習專有協(xié)議的需求。我們的目標是通過向讀者展示連接到IoT設備的不同方式，幫助讀者掌握一個方便的技能工具箱，以滿足讀者需要實現(xiàn)的大多數(shù)用例。
本書以教程風格進行介紹，該教程借鑒了現(xiàn)代軟件工程實踐的經(jīng)驗，如代碼審查和敏捷編程。本書的每一章都圍繞著一個將要學習如何實現(xiàn)的項目而展開，將通過假想的故事和需求進行描述，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)范和其他應用程序中借鑒實踐。必要時，我們將簡要介紹基礎主題，如委托編程和OAUTH身份驗證，因此讀者無須為了某個知識點而反復翻閱不同的書籍。本書的目標是使讀者對將要實現(xiàn)的項目有深入的了解，而不是復制并粘貼的摘要記錄。作為經(jīng)歷過重大iOS升級（例如，從iOS 6升級到iOS 7）的開發(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自己的代碼。

本書適合的讀者
本書的目的是成為開發(fā)人員在iOS中實現(xiàn)特定主題的指導手冊。它的結構可以引導初學者和中級程序員理解他們需要的信息，同時還可以使高級讀者準確地找到他們想要的內(nèi)容。換句話說，就是本書適合從初級到高級各個層次的讀者，他們均可以從本書的閱讀中受益。話雖如此，本書在撰寫時也考慮了一些假設。
? 讀者對核心編程概念（面向對象的編程、指針、函數(shù)等）有扎實的基礎。
? 讀者具有iOS開發(fā)基礎知識（使用Xcode、Interface Builder和Cocoa Touch庫）。
? 讀者已有使用Swift或Objective-C編程的經(jīng)驗。
由于Swift和Xcode是不斷發(fā)展的工具，因此本書的前兩章將介紹集成開發(fā)環(huán)境（IDE）和語法基礎。這些章節(jié)的目的是幫助從Objective-C過渡到Swift的開發(fā)人員，以及尚未有機會查看Apple煩瑣的API更新文檔的開發(fā)人員。
為了擴大對Swift編程語言、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（這些圖書也是Apress公司出版的）。
表P-1 推薦參考書目
主 題 書名和作者
iOS開發(fā)入門 書名為Beginning iPhone Development with Swift（用Swift開始iPhone開發(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 書名為Beginning Xcode:Swift Edition（Xcode入門：Swift版），
作者為Matthew Knott（Apress出版，2014年）
中間iOS開發(fā) 書名為Learn iOS 8 App Development（學習iOS 8 App開發(fā)），
作者為James Bucanek（Apress出版，2014年）
Swift語法 書名為Swift for Absolute Beginners（Swift菜鳥入門教程），
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開發(fā)人員庫，讀者可以通過Xcode的Window（窗口）菜單中的Documentation and API Reference（文檔和API參考）命令訪問（見圖P-1），也可以通過在線訪問，其網(wǎng)址如下：

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

圖P-1 從Xcode訪問iOS開發(fā)人員庫
注意：
請始終使用版本的iOS開發(fā)人員庫作為你的API參考。Apple經(jīng)常進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iOS Developer Library網(wǎng)站。
入門要求
本書是圍繞在計算機上開發(fā)應用程序并在可能與硬件附件配對的物理設備上進行測試的工作流而設計的。本書中項目所需的API在iOS模擬器中是不提供的。
Apple使用物理設備開發(fā)和測試iOS應用程序的要求與將應用程序提交到App Store的要求相同，具體如下。
? 運行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，可以注冊免費的基于設備的應用程序測試。
從2015年夏季開始，Apple取消了必須擁有付費iOS開發(fā)者計劃會員資格才能在iOS設備上測試應用程序的要求，但仍需要付費會員資格才能將應用程序提交到App Store、使用TestFlight進行Beta測試以及調(diào)試基于Apple服務器的API（如Apple Pay）。可以通過登錄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）按鈕來注冊Apple Developer Program會員資格，如圖P-2所示。收到費用后，在Apple Store中，所選擇的Apple ID將可在Apple Developer Program中使用。

圖P-2 注冊一個付費的Apple Developer Program賬戶
說明：
如果要注冊一個企業(yè)開發(fā)人員賬戶，則需要向Apple提供其他信息以標識你的實體，如Dunn & Bradstreet號（鄧白氏集團信用賬號）。處理此類賬戶將需要更多的時間。
本書中的項目旨在通用，這意味著它們可以同時在iPhone或iPad上運行。這些用戶界面主要是為iPhone設計的，但它們會按比例放大并在iPad上以相同的方式工作。
本書涵蓋的內(nèi)容
本書包含15章，分為5篇。
第1篇為物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)和Swift編程語言基礎知識，包括第1～2章。第1章通過一個簡單的實例介紹了在Xcode中創(chuàng)建應用程序的基本操作，第2章則介紹了Swift的基本語法和特定功能等，方便開發(fā)人員快速入門。
第2篇為Fitbit健康設備項目，包括第3～5章，要求開發(fā)人員擁有iPhone 5S或更高版本的設備，才能使用Core Motion框架。iPad和較舊的iPhone沒有Core Motion提供的M系列運動協(xié)處理器芯片。該芯片包括一個高級計步器和陀螺儀，它們可以按小于GPS芯片功耗十分之一的速度進行跟蹤（根據(jù)Apple的要求）。對于第5章，開發(fā)人員需要在Fitbit.com上有一個免費賬戶才能生成樣本數(shù)據(jù)進行測試，但不需要Fitbit硬件設備。你可以在Fitbit網(wǎng)站上手動輸入步數(shù)、卡路里攝入量和體重。
第3篇為Apple Watch項目，包括第6～8章，前兩章可以使用Apple Watch模擬器來實現(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仍然是一個正在不斷優(yōu)化的硬件平臺，因此好使用Apple Watch對應用程序進行測試以獲取真實的性能數(shù)據(jù)。
第4篇為藍牙和WiFi連接，包括第9～12章，它要求開發(fā)人員至少有兩臺iOS設備。第9章教給開發(fā)人員如何通過藍牙在兩臺設備之間建立直接鏈接。為了使敘述重點突出，開發(fā)人員將學習如何為藍牙的兩個核心角色（中心設備管理器和外圍設備管理器）配置iOS設備。擁有兩臺設備可以使開發(fā)人員快速而可靠地進行測試。在第10章中，開發(fā)人員將學習如何將iPhone配置為iBeacon發(fā)射器，但是也可以使用硬件信標進行測試 （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，介紹了與身份驗證和支付系統(tǒng)相關的內(nèi)容，要求開發(fā)人員擁有iPhone 5S或更高版本的設備以獲得Touch ID。第15章有關Apple Pay的項目則需要iPhone 6或更高版本的設備。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)標識），自iPad mini 3和iPad Air起，每臺iPad上均可使用。它不能在軟件中模擬。同樣，Apple Pay需要近場通信（Near Field Communication，NFC）傳感器和附加的身份驗證芯片，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。
本書約定
在本書中，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它們的含義的解釋。
（1）界面詞匯的后面使用括號附加對應的中文含義，以方便讀者對照查看。以下段落就是一個示例：

在選中Map View（地圖視圖）后，單擊Pin（固定）工具，在彈出的對話框中，取消選中Constrain to margins（約束到邊距）復選框，并將所有鄰近約束（框周圍的約束）設置為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）當我們希望引起讀者對代碼塊特定部分的注意時，相關的行或項目將以粗體顯示。示例如下：

import UIKit
import MapKit

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

（4）新術語和重要單詞提供了中英文對照的形式。以下段落就是一個示例：

peripheralDataWithMeasuredPower采用一個參數(shù)代表所測量的功率。設備的測量功率是在接收信號強度指示器（Received Signal Strength Indicator，RSSI）中測得的1m處的信號強度。iOS提供的距離以米為單位，是基于信標信號強度與發(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）中下載本書的示例代碼文件。本書的所有源代碼都打包在一個zip文件中，具體網(wǎng)址如下：

http://Apress.com/9781484211953

也可以直接訪問以下GitHub頁面：

https://github.com/apress/program-internet-of-things-w-swift-for-ios
關于作者
Ahmed Bakir是devAtelier LLC（www.devatelier.com）的創(chuàng)始人和首席開發(fā)人員，devAtelier是一家位于圣地亞哥的移動應用開發(fā)公司。Ahmed Bakir在花了幾年時間編寫嵌入式系統(tǒng)軟件之后，他開始在業(yè)余時間開發(fā)移動App，并以此為樂。消息傳開后，就有客戶絡繹不絕地登門拜訪他，以至于他不得不辭掉正式工作，全職投入移動App的開發(fā)中。
從那以后，Ahmed Bakir參與了20多個移動項目的開發(fā)，其中有若干個項目進入了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)余時間他喜歡談論的還是移動開發(fā)。
Gheorghe Chesler是一名高級軟件工程師，在質量保證、系統(tǒng)自動化、性能工程和電子出版方面具有專長。他是ServiceNow公司的一名高級性能工程師，同時也是Plural Publishing公司的首席技術顧問。他喜歡的編程語言是Perl（以至于他樂于使用Perl的吉祥物來標識自己，也就是右面的這幅駱駝頭像圖），但他也參與了許多Java和Objective-C項目。

Manny de la Torriente擁有超過30年的軟件開發(fā)經(jīng)驗，曾從事從工程到管理各個級別的工作。Manny初從事軟件方面的工作，為聲音工程編寫程序，然后進入游戲引擎和低級視頻回放系統(tǒng)的開發(fā)。Manny比較出名的是，他會根據(jù)對項目的感興趣程度在iOS和Android之間做出選擇。
關于審稿者
Charles Cruz是iOS、Windows Phone和Android平臺的移動應用程序開發(fā)人員。他畢業(yè)于斯坦福大學，獲得工程學士和碩士學位。他住在南加州，和他的妻子一起經(jīng)營一家攝影公司（www.bellalentestudios.com）。當他不做技術方面的工作時，他會擔任原創(chuàng)金屬樂隊（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。