扩展 (Extension) 是 iOS 8 和 OSX 10.10 加入的一个非常大的功能点，开发者可以通过系统提供给我们的扩展接入点 (Extension point) 来为系统特定的服务提供某些附加的功能。对于 iOS 来说，可以使用的扩展接入点有以下几个：
- Today 扩展 - 在下拉的通知中心的 "今天" 的面板中添加一个 widget
- 分享扩展 - 点击分享按钮后将网站或者照片通过应用分享
- 动作扩展 - 点击 Action 按钮后通过判断上下文来将内容发送到应用
- 照片编辑扩展 - 在系统的照片应用中提供照片编辑的能力
- 文档提供扩展 - 提供和管理文件内容
- 自定义键盘 - 提供一个可以用在所有应用的替代系统键盘的自定义键盘或输入法
系统为我们提供的接入点虽然还比较有限，但是不少已经是在开发者和 iOS 的用户中呼声很高的了。而通过利用这些接入点提供相应的功能，也可以极大地丰富系统的功能和可用性。本文将先不失一般性地介绍一下各种扩展的共通特性，然后再以一个实际的例子着重介绍下通知中心的 Today 扩展的开发方法，以期为 iOS 8 的扩展的学习提供一个平滑的入口。
Apple 指出，iOS 8 中开发者的中心并不应该发生改变，依然应该是围绕 app。在 app 中提供优秀交互和有用的功能，现在是，将来也会是 iOS 应用开发的核心任务。而扩展在 iOS 中是不能以单独的形式存在的，也就是说我们不能直接在 AppStore 提供一个扩展的下载，扩展一定是随着一个应用一起打包提供的。用户在安装了带有扩展的应用后，将可以在通知中心的今日界面中，或者是系统的设置中来选择开启还是关闭你的扩展。而对于开发者来说，提供扩展的方式是在 app 的项目中加入相应的扩展的 target。因为扩展一般来说是展现在系统级别的 UI 或者是其他应用中的，Apple 特别指出，扩展应该保持轻巧迅速，并且专注功能单一，在不打扰或者中断用户使用当前应用的前提下完成自己的功能点。因为用户是可以自己选择禁用扩展的，所以如果你的扩展表现欠佳的话，很可能会遭到用户弃用，甚至导致他们将你的 app 也一并卸载。
扩展的生命周期
扩展的生命周期和包含该扩展的你的容器 app (container app) 本身的生命周期是独立的，准确地说。它们是两个独立的进程，默认情况下互相不应该知道对方的存在。扩展需要对宿主 app (host app，即调用该扩展的 app) 的请求做出响应，当然，通过进行配置和一些手段，我们可以在扩展中访问和共享一些容器 app 的资源，这个我们稍后再说。
viewDidLoad
按照 Apple 的说法，扩展可以使用的内存是远远低于 app 可以使用的内存的。在内存吃紧的时候，系统更倾向于优先搞掉扩展，而不会是把宿主 app 杀死。因此在开发扩展的时候，也一定需要注意内存占用的限制。另一点是比如像通知中心扩展，你的扩展可能会和其他开发人员的扩展共存，这样如果扩展阻塞了主线程的话，就会引起整个通知中心失去响应。这种情况下你的扩展和应用也就基本和用户说再见了..
扩展和容器应用的交互
扩展和容器应用本身并不共享一个进程，但是作为扩展，其实是主体应用功能的延伸，肯定不可避免地需要使用到应用本身的逻辑甚至界面。在这种情况下，我们可以使用 iOS 8 新引入的自制 framework 的方式来组织需要重用的代码，这样在链接 framework 后 app 和扩展就都能使用相同的代码了。
NSUserDefaults 进行小数据的共享，或者使用 NSFileCoordinator 和NSFilePresenter
另外，一直以来的自定义的 url scheme 也是从扩展向应用反馈数据和交互的渠道之一。
这些常见的手段和策略在接下来的 demo 中都会用到。一张图片能顶千言万语，而一个 demo 能顶千张图片。那么，我们开始吧。
Timer Demo
Demo 做的应用是一个简单的计时器，即点击开始按钮后开始倒数计时，每秒根据剩余的时间来更新界面上的一个表示时间的 Label，然后在计时到 0 秒时弹出一个 alert，来告诉用户时间到，当然用户也可以使用 Stop 按钮来提前打断计时。其实这个 Demo 就是我的很早之前做的一个番茄工作法的 app 的原型。
为了大家方便跟随这个 demo，我把初始的时候的代码放到 GitHub 的 start-project 这个 tag 上了。语言当然是要用 Swift，界面因为不是 demo 的重点，所以就非常简单能表明意思就好了。但是虽然简单，却也是利用了上一篇文章中所提到的 Size Classes 来完成的不同屏幕的布局，所以至少可以说在思想上是完备的 iOS 8 兼容了 =_=..
初始工程运行起来的界面大概是这样的：
Timer 实例，然后调用它的 startTimer 实例，并且显示了一个 UIAlertController。用户通过点击 Stop 按钮可以直接调用 stop
我们现在计划为这个 app 做一个 Today 扩展，来在通知中心中显示并更新当前的剩余时间，并且在计时完成后显示一个按钮，点击后可以回到 app 本体，并弹出一个完成的提示。
添加扩展 Target
第一步当然是为我们的 app 添加扩展。正如在总览中所提到的，扩展是项目中的一个单独的 target。在 Xcode 6 中， Apple 为我们准备了对应各类不同扩展点的 target 模板，这使得向 app 中添加扩展非常容易。对于我们现在想做的 Today 扩展，只需点选菜单的 File > New > Target...，然后选择 iOS 中的 Application Extension 的 Today Extension 就行了。
SimpleTimerTodayExtenstion，并且让 Xcode 自动生成新的 Scheme，以方便测试使用。我们的工程中现在会多出一个和新建的 target 同名的文件夹，里面主要包含了一个 .swift 的 ViewController 程序文件，一个叫做MainInterface 的 storyboard 文件和 Info.plist。其中在 plist 里 的 NSExtension.app 的包，里面包含主程序的二进制文件和各种资源。而扩展 target 将单独生成一个后缀名为 .appex
MainInterface 文件的话，可以注意到 Apple 已经为我们准备了一个默认的 Hello World 的 label 了。我们这时候只要运行主程序，扩展就会一并安装了。将 Scheme 设为 Simple Timer 的主程序，Cmd + R，然后点击 Home 键将 app 切到后台，拉下通知中心。这时候你应该能在 Toady 视图中找到叫做SimpleTimerTodayExtenstion
如果一切正常的话，你能看到的通知中心应该类似这样：
SimpleTimerTodayExtenstion，然后运行时选择从 Today 视图进行运行，如图；另一种是在扩展运行时使用菜单中的 Debug > Attach to Process > By Process Identifier (PID) or name，然后输入你的扩展的名字（在我们的 demo 中是 com.onevcat.SimpleTimer.SimpleTimerTodayExtension）来把调试器挂载到进程上去。
在应用和扩展间共享数据 - App Groups
IBOutlet，使用 viewDidLoadNSUserDefaultsSimpleTimer，打开它的 Capabilities 选项卡，找到 App Groups 并打开开关，然后添加一个你能记得的 group 名字，比如 group.simpleTimerSharedDefaults。接下来你还需要为SimpleTimerTodayExtension
ViewController.swift 中添加一个程序失去前台的监听，在 viewDidLoad
NSNotificationCenter.defaultCenter()
.addObserver(self, selector: "applicationWillResignActive",name: UIApplicationWillResignActiveNotification, object: nil)applicationWillResignActive
@objc private func applicationWillResignActive() {
if timer == nil {
clearDefaults()
} else {
if timer.running {
saveDefaults()
} else {
clearDefaults()
}
}
}
private func saveDefaults() {
let userDefault = NSUserDefaults(suiteName: "group.simpleTimerSharedDefaults")
userDefault.setInteger(Int(timer.leftTime), forKey: "com.onevcat.simpleTimer.lefttime")
userDefault.setInteger(Int(NSDate().timeIntervalSince1970), forKey: "com.onevcat.simpleTimer.quitdate")
userDefault.synchronize()
}
private func clearDefaults() {
let userDefault = NSUserDefaults(suiteName: "group.simpleTimerSharedDefaults")
userDefault.removeObjectForKey("com.onevcat.simpleTimer.lefttime")
userDefault.removeObjectForKey("com.onevcat.simpleTimer.quitdate")
userDefault.synchronize()
}NSUserDefaults 中。这里注意，可能一般我们在使用 NSUserDefaults 时更多地是使用standardUserDefaults，但是这里我们需要这两个数据能够被扩展访问到的话，我们必须使用在 App Groups 中定义的名字来使用 NSUserDefaults。TodayViewController.swift 中去获取这些数据了。在扩展 ViewController 的 viewDidLoad
let userDefaults = NSUserDefaults(suiteName: "group.simpleTimerSharedDefaults")
let leftTimeWhenQuit = userDefaults.integerForKey("com.onevcat.simpleTimer.lefttime")
let quitDate = userDefaults.integerForKey("com.onevcat.simpleTimer.quitdate")
let passedTimeFromQuit = NSDate().timeIntervalSinceDate(NSDate(timeIntervalSince1970: NSTimeInterval(quitDate)))
let leftTime = leftTimeWhenQuit - Int(passedTimeFromQuit)
lblTImer.text = "\(leftTime)"当然别忘了把 StoryBoard 的那个 label 拖出来：
@IBOutlet weak var lblTImer: UILabel!再次运行程序，并开始一个计时，然后按 Home 键切到后台，拉出通知中心，perfect，我们的扩展能够和主程序进行数据交互了：
在应用和扩展间共享代码 - Framework
Timer.swift文件。我们只需要在扩展的 ViewController 中用剩余时间创建一个 TimerTimer.swiftTimer.swift 放到 framework 里吧。首先我们新建一个 framework 的 target。File > New > Target... 中选择 Framework & Library，选中 Cocoa Touch Framework （配图中的另外几个选项可能在你的 Xcode 中是没有的，请无视它们，这是历史遗留问题），然后确定。按照 Apple 对 framework 的命名规范，也许SimpleTimerKit
Timer.swift 从应用中移动到 framework 中。很简单，首先将其从应用的 target 中移除，然后加入到新建的 SimpleTimerKit
import SimpleTimerKit 后试着编译看看...好多错误，基本都是 ViewController 中说找不到 Timer 之类的。这是因为原来的实现是在同一个 module 中的，默认的 internal 的访问层级就可以让 ViewController 访问到关于 Timer 和相应方法的信息。但是现在它们处于不同的 module 中，所以我们需要对 Timer.swift 的访问权限进行一些修改，在需要外部访问的地方加上 public 关键字。关于 Swift 中的访问控制，可以参考 Apple 关于 Swift 的这篇官方博客，简单说就是 private 只允许本文件访问，不写的话默认是 internal，允许统一 module 访问，而要提供给别的 module 使用的话，需要声明为 public。修改后的 Timer.swift 文件大概是这个样子的。
修改合适的访问权限后，接下来我们就可以将这个 framework 链接到扩展的 target 了。链接以后编译什么的可以通过，但是会多一个警告：
SimpleTimerKit 的 target 的 General 选项卡中，将 Deployment Info 中的 Allow app extension API only 勾选上就可以了。关于在扩展里不能使用的 API，都已经被 Apple 标上了 NS_EXTENSION_UNAVAILABLE，在这里有一份简单的列表可供参考，基本来说都是 runtime 的东西以及一些会让用户迷惑或很危险的操作（当然这个标记的方法很可能会不断变动，最终一切请以 Apple 的文档和实际代码为准）。
SimpleTimerKit 并加入 import SimpleTimerKit，我们就可以在扩展中使用 Timer
override func viewDidLoad() {
//...
if (leftTime > 0) {
timer = Timer(timeInteral: NSTimeInterval(leftTime))
timer.start(updateTick: {
[weak self] leftTick in self!.updateLabel()
}, stopHandler: nil)
} else {
//Do nothing now
}
}
private func updateLabel() {
lblTimer.text = timer.leftTimeString
}Timer，给定回调，坐等界面刷新。运行看看，先进入应用，开始一个计时。然后退出，打开通知中心。通知中心中现在也开始计时了，而且确实是从剩余的时间开始的，一切都很完美：
通过扩展启动主体应用
最后一个任务是，我们想要在通知中心计时完毕后，在扩展上呈现一个 "完成啦" 的按钮，并通过点击这个按钮能回到应用，并在应用内弹出结束的 alert。
UIApplication 的 openURL 方法。如果细心的刚才看了 NS_EXTENSION_UNAVAILABLE 的同学可能会发现这个方法是被禁用的（这也是很 make sense 的一件事情，因为说白了扩展通过 sharedApplication 拿到的其实是宿主应用，宿主应用表示凭什么要让你拿到啊！）。为了完成同样的操作，Apple 为扩展提供了一个 NSExtensionContext 类来与宿主应用进行交互。用户在宿主应用中启动扩展后，宿主应用提供一个上下文给扩展，里面最主要的是包含了 inputItems 这样的待处理的数据。当然对我们现在的需求来说，我们只要用到它的openURL(URL:,completionHandler:)preferredContentSize 来做到。在 TodayViewController.swift
private func showOpenAppButton() {
lblTimer.text = "Finished"
preferredContentSize = CGSizeMake(0, 100)
let button = UIButton(frame: CGRectMake(0, 50, 50, 63))
button.setTitle("Open", forState: UIControlState.Normal)
button.addTarget(self, action: "buttonPressed:", forControlEvents: UIControlEvents.TouchUpInside)
view.addSubview(button)
}preferredContentSize
然后添加这个按钮的 action：
@objc private func buttonPressed(sender: AnyObject!) {
extensionContext.openURL(NSURL(string: "simpleTimer://finished"), completionHandler: nil)
}simpleTimer，以 host 的 finished 作为参数，就可以通知主体应用计时完成了。然后我们需要在计时完成时调用 showOpenAppButton 来显示按钮，更新 viewDidLoad
override func viewDidLoad() {
//...
if (leftTime > 0) {
timer = Timer(timeInteral: NSTimeInterval(leftTime))
timer.start(updateTick: {
[weak self] leftTick in self!.updateLabel()
}, stopHandler: {
[weak self] finished in self!.showOpenAppButton()
})
} else {
showOpenAppButton()
}
}最后一步是在主体应用的 target 里设置合适的 URL Scheme：
AppDelegate.swift
func application(application: UIApplication!, openURL url: NSURL!, sourceApplication: String!, annotation: AnyObject!) -> Bool {
if url.scheme == "simpleTimer" {
if url.host == "finished" {
NSNotificationCenter.defaultCenter()
.postNotificationName(taskDidFinishedInWidgetNotification, object: nil)
}
return true
}
return false
}在这个例子里，我们发了个通知。而在 ViewController 中我们可以一开始就监听这个通知，然后收到后停止计时并弹出提示就行了。当然我们可能需要一些小的重构，比如添加是手动打断还是计时完成的判断以弹出不一样的对话框等等，这些都很简单再次就不赘述了。
至此，我们就完成了一个很基本的通知中心扩展，完整的项目可以在 GitHub repo 的 master 上找到。这个计时器现在在应用中只在前台或者通知中心显示时工作，如果你退出应用后再打开应用，其实这段时间内是没有计时的。因此这个项目之后可能的改进就是在返回应用的时候添加一下计时的判定，来更新计时器的剩余时间，或者是已经完成了的话就直接结束计时。
其他
其实在 Xcode 为我们生成的模板文件中，还有这么一段代码也很重要：
func widgetPerformUpdateWithCompletionHandler(completionHandler: ((NCUpdateResult) -> Void)!) {
// Perform any setup necessary in order to update the view.
// If an error is encoutered, use NCUpdateResult.Failed
// If there's no update required, use NCUpdateResult.NoData
// If there's an update, use NCUpdateResult.NewData
completionHandler(NCUpdateResult.NewData)
}NCWidgetProviding 的扩展的这个方法，来要求扩展刷新界面。这个机制和 iOS 7 引入的后台机制是很相似的。在这个方法中我们一般可以做一些像 API 请求之类的事情，在获取到了数据并更新了界面，或者是失败后都使用提供的 completionHandler来向系统进行报告。NCWidgetProviding。
总结
这个 Demo 主要涉及了通知中心的 Toady widget 的添加和一般交互。其实扩展是一个相当大块的内容，对于其他像是分享或者是 Action 的扩展，其使用方式又会有所不同。但是核心的概念，生命周期以及与本体应用交互的方法都是相似的。Xcode 在我们创建扩展时就为我们提供了非常好的模版文件，更多的时候我们要做的只不过是在相应的方法内填上我们的逻辑，而对于配置方面基本不太需要操心，这一点还是非常方便的。
就为了扩展这个功能，我已经迫不及待地想用上 iOS 8 了..不论是使用别人开发的扩展还是自己开发方便的扩展，都会让这个世界变得更美好。
