Xcode 16 的新功能

探索 Xcode 16 在效率和性能方面的最新改进。了解代码补齐、诊断工具和 Xcode 预览方面的增强功能。进一步了解构建版本方面的更新，并探索调试和 Instruments 方面的改进。

章节

0:00 - Introduction
0:29 - Updates in editing
0:33 - Code completion
1:01 - Adopting Swift 6 data-race safety guarantees
2:49 - Improvements to Previews
6:22 - Updates in builds
6:26 - Explicit modules
7:15 - Package resolution
7:15 - Package resolution
8:30 - What's new in debugging
8:35 - Build process and debugging
9:07 - Thread performance checker
9:23 - The organizer
12:16 - The RealityKit debugger
12:55 - Meet Swift Testing
18:42 - What's new in Instruments
19:44 - Meet the flame graph
21:38 - Wrap up

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嗨我叫 Daisy 这是我的同事 Jake 我们将为大家展示 Xcode 16 的一些新功能很高兴在这里和大家见面我们赶快开始吧在 App 开发的每个阶段都可以使用 Xcode 我们将介绍 Xcode 16 中都有哪些新功能可助你编辑 Swift 代码、运行构建版本、调试和测试代码并最大限度地提高性能表现我们先从编辑代码时要用到的三项新功能开始

首先代码补全功能可以提供更全面的代码建议这要归功于设备端编程模型这个模型专门针对 Swift 和 Apple SDK 进行了训练

它使用周围的代码情境比如函数名称和注释以便更快地呈现你的想法

这多亏了 Apple 芯片在 macOS Sequoia 上运行 Xcode 16 时可以使用这项功能

现在我们来谈谈 Swift Swift 6 带来了一种新的语言模式可以提供并发安全保障它把通常只有在运行时才会出现的数据争用转变为编译时问题这是一个可以提高代码正确性和安全性的好方法要充分利用这些保障需要采用 Swift 6 语言模式但现在你可以先在 Xcode 16 中为每种即将推出的语言功能逐步启用警告我来展示一下如何操作

我正在开发一款名为“BOT-anist”的 App 其中的机器人可以展示自己的种植技能我想让这款 App 为 Swift 6 做好准备我先导航到 “Build Settings”中的 “Swift Compiler - Upcoming Features”部分

在这里我可以逐个启用即将推出的编译器功能

首先将“Isolated Global Variables”设为“Yes”

当我构建时 Xcode 会在问题导航器中显示一个新警告

提醒我全局变量 logger 不符合并发安全要求

点按这个问题会直接跳转到定义 logger 的位置

我知道 logger 不需要改变因此我可以将它从 var 更改为 let 这样它就不会受到任何数据争用的影响

通过采用即将推出的功能你能够在迁移到 Swift 6 之前发现并解决潜在的问题以免这些警告后续显示为错误

准备好后可在“Build Settings” 中设置 Swift 语言版本

要进一步了解请观看 “将 App 迁移到 Swift 6”

Xcode 16 在预览方面也有重大改进

预览功能使你能够快速迭代 UI 从而打造出色的用户界面我们推出了两个新 API 让代码编写变得更简单、更容易重复利用还能更好地与你的模型集成

第一个是 Previewable 宏 Previewable 可以附加到 State 这类属性包装器上便于你在预览块中直接使用无需再编写包装器视图我给大家展示 App 中的一个示例

这是 RobotFaceSelectorView 需要使用 Binding 关联到机器人面部

创建预览时我可以直接在预览的 body 中定义状态然后附加 Previewable 宏这个操作会让预览系统在后台创建一个包装器视图所以我就不需要再这样做了

然后我就可以添加我的视图

只需短短几行代码就能直观呈现我的 UI！

第二个新的 API 是 PreviewModifier PreviewModifier 让你可以更轻松地分享用于预览的环境或数据这不仅可以减少重复代码同时也能让预览系统缓存数据为了更好地说明我会切换到另一个视图 RobotNameSelectorView 需要 RobotNamer 才能发挥作用

这种类型会以异步方式从服务器检索可能的机器人名称不过我们没有必要在构建预览时反复连接服务器我可以使用 PreviewModifier 为所有预览创建一个 RobotNamer 而无需连接我们的外部服务器

首先我会定义一个符合 PreviewModifier 的类型

这个协议有两个要求首先我使用 makeSharedContext 来载入和存储数据这个方法是异步的并且会引发异常所以我可以异步载入数据并处理错误在本例中我会使用本地文件中的名称来创建 RobotNamer 这样就不需要连接外部服务器

关键在于这种方法针对所有相同类型的修饰符只会调用一次这是因为预览系统已经为我缓存了数据

第二个要求是 body 方法通过 body 方法我可以使用共享情境来包装预览为了保持一致性我会使用环境修饰符来传递 RobotNamer

定义了修饰符之后我只需使用特征就能将它提供给预览但考虑到我会频繁使用这个修饰符我需要在 PreviewTrait 上定义一个扩展从而减少每个调用站点的代码剩下的就只是创建预览了

这个案例相对简单在某些情况下 PreviewModifier 特别有用尤其是当你需要在预览之间共享数据时比如使用 SwiftData 的 ModelContainer 时

除了 API 我们今年在预览的性能和基础架构方面也实现了巨大的飞跃启用了新的执行引擎后预览比以往任何时候都要快！

得益于编译器、构建系统和操作系统方面的技术改进预览现在能够使用项目通用的构建产物即时重组程序无需再制作单独的副本预览是我们今年在构建方面的一项改进接下来由 Jake 给大家介绍其他改进功能谢谢 Daisy 我们来看看构建方面吧

Xcode 16 推出了显式模块让你的构建版本更出色这项功能提高了并行性改善了诊断功能加快了调试速度所有这一切都无需更改一行代码

太不可思议了！那么如何启用这项功能呢？对于 C 语言和 Objective-C 默认启用显式模块功能对于 Swift 你需要选择启用我们来试一试

下面我直接跳到 “Build Settings”部分

启用“Explicitly Built Modules”

这样就可以开始构建了

嗯随着 Xcode 16 推出 Swift 软件包集成方面的改进功能我不用等待软件包的解析完成就能把构建加入队列我喜欢这一点！那么现在的流程究竟是怎样？有了显式模块 Xcode 会把每个编译单元的处理分为三个单独的阶段：

扫描、构建模块和最终构建原始代码

前两个阶段如今在构建日志中显示为“Scan dependencies” 和“Compile Clang module” 或“Compile Swift module”命令以前会在源文件编译过程中隐式执行这些操作现在你可以更详细地细分构建获得更好的并行性而且如果构建因为模块问题而失败错误信息也更加清晰

显式模块也会在构建时间线中有所体现这样你可以更轻松地查看构建过程中的时间都花在了哪里然后帮助你优化构建

要进一步了解请观看： “揭秘显式构建的模块”

好的！我们已经编写并构建了一些代码现在可以进行调试了

但我先来讲一讲构建流程促进调试改进的几种方式显式模块可加快调试速度因为 lldb 在计算表达式时可以重复使用构建的输出而在针对 macOS Sequoia 或 iOS 18 的部署目标进行构建时 DWARF5 现在是默认的调试符号格式有了 DWARF5 dSYM 捆绑包更小查找符号也更快速

在 Xcode 16 中运行时线程性能检查器的功能更丰富了除了查找主线程挂起和优先级倒置之外现在它还会显示磁盘写入过多和 App 启动缓慢的诊断结果从而帮助你改善 App 的性能

在 Organizer 中会显示一个新的 App 启动诊断日志类别如果你的 App 需要很长时间才能在用户的设备上启动 Xcode 将显示最缓慢的代码路径签名便于你优先解决影响最大的问题

如果你熟悉磁盘写入诊断那么你一定会喜欢这项符合技术发展趋势的更新现在在 Organizer 中你可以看到相应问题带来的影响在不同版本的 App 中发生了怎样的变化

在“Disk Writes”视图下可以看到一些签名旁边显示了向上的箭头这些箭头提供了不错的着手点帮助你优先考虑对用户影响最大的问题

在调试代码时线程性能检查器会将最严重的问题显示为运行时问题精确定位需要重点关注的代码行即使这个问题不会在本地重现

在本例中线程性能检查器似乎标记了一个影响用户体验的问题它提示我们不应该在主线程上载入这个视频素材资源

我要打开 Xcode 并设置一个断点以便进行跟踪下面我会打开有问题的文件

点按空白区域设置断点然后运行

好了已经运行到了断点为了便于追踪这个调用是从哪里来的我将在调试栏中启用 Unified Backtrace View

借助这种全新的可视化方式我可以追踪调用堆栈只需向下滚动即可查看每一帧周围的代码

我还可以将鼠标悬停在变量上这样就能查看它们的值

在 View body 方法中这里有一个 “await”调用了这个代码

我们已经跟踪了这个调用它来自 App 内部

这个视频播放器初始化函数看起来像是异步的并且是通过 SwiftUI 任务修饰符调用的但由于它从封闭的 SwiftUI 视图中继承了 @MainActor 情境所以在主线程上执行了 I/O 操作！我要将这个问题标记为 “nonisolated”来进行修复

这样应该就可以了

得益于 Unified Backtrace View 以及线程性能检查器还有全新的 Organizer 报告功能 Xcode 可以帮助你专注于最要紧的事项另外空间开发也大大简化了这多亏了全新的 RealityKit 调试器现在只需点按一个按钮你就可以采集 App 实体层次结构的快照直接在 Xcode 内以 3D 视图进行探索这个调试器允许你查看实体及其组件还可以检查内置属性和自定属性

要进一步了解 RealityKit 调试器或现有的调试器请观看： “探索 RealityKit 调试器” 和“运行、暂停、检查：探索如何使用 LLDB 进行有效调试”

现在继续有请 Daisy 来讲一讲测试吧

Jake 你分享的调试相关内容太棒了！调试可以帮助大家在开发的过程中解决问题测试也一样可以有效地发现未来迭代中可能出现的问题和性能下降

Swift Testing 是一种全新框架它运用了 Swift 语言功能从而使表达测试变得更强大更简洁而且这些测试可以与现有的 XCTest 配合使用我来给大家展示一个 Swift Testing 的示例

我和团队正在为“BOT-anist” 添加一项新功能机器人将获得新的种植方式和动画状态但我还没有把它们全部都测试一下所以我们现在来添加新测试

首先我将在测试文件夹中创建一个新文件将它命名为 PlantTests

要创建测试我要先导入 Testing 框架和我们的 App 然后编写一个名为 “plantingRoses”的函数我可以随心所欲地为这个函数命名为了充分发挥 Swift Testing 的优势只需添加 Test 宏即可

在我添加了 Test 宏之后 Xcode 就会知道这是个测试然后会将它显示在导航器中

在这个测试中我想确认玫瑰的默认种植方式是嫁接首先我需要创建一个类型为玫瑰的 Plant

然后我要创建另一个类型为玫瑰的 Plant 但是把它的种植方式指定为嫁接

太好了这就是我想要的！最后我将使用 expect 宏来验证这两个类型是相等的这个宏可以接受任何布尔表达式你可以用它来验证字符串、浮点数或其他类型

现在让我们运行测试

哎呦很遗憾测试失败了测试结果表明两朵玫瑰不一样但是根据错误描述它们看起来确实是一样的二者显示的表情符号是相同的！但是我不知道其他属性是什么样

借助 Swift Testing 我可以查看关于每个值的更多信息只需点按错误信息中的 “Show Details”就可以了这样我就能更仔细地检查哦原来是种植方式不一样还好我写了一个测试来检查默认值这样就能快速修复问题了

.seedling 应该是 .graft

让我们再次运行测试看看能否通过可以使用快速操作来完成这项任务为了显示快速操作窗口我会按下快捷键 Command-Shift-A

然后输入“test again” 重新运行这个测试

太棒了通过了！ test 宏不仅能够将函数标记为测试它还接受多种特征这些特征可以添加信息或改变相应的行为例如你可以向测试函数提供显示名称或参数

这个测试用来检查我的机器人动画状态机

我想确保这些状态可以过渡到 celebrate 为了避免编写多个测试函数我们为 test 宏提供状态列表同时只使用一个测试函数将状态提取为参数

现在我们来运行这个参数化测试

在 Swift Testing 中每个提供的参数都会作为独立测试用例并行运行导航器将单独显示每个用例让我知道哪些方案失败了看起来植物动画状态失败了可能是我忘了将 .celebrate 添加为有效的状态转换我来修复一下

现在我可以只重新运行失败的测试案例点按它旁边的按钮就可以了

非常好！所有测试用例都通过了！在 Xcode 中 Swift Testing 的另一个好处是可以基于标签进行整理 Swift Testing 让我能够创建标签对不同套件中的测试进行分组我真的很想用这个功能来执行这个操作这样我就知道哪些测试与之相关首先我将展开 Tag 类型把我的自定标签 planting 包含进去

然后我会将这个标签添加到我想要标记的测试的 Test 宏我要把它添加到这个测试中

还要添加到 plantingRoses

应用这个标签后导航器中的标签视图显示它们分组到了一起

如果我想运行标签中的所有测试我可以点按它旁边的按钮标签也可以用于在测试计划中添加和排除测试

接下来我会在导航器的顶部选择“Edit Test Plan” 转到测试计划

新的种植和动画功能仍在开发中我不想因为这些测试而导致 CI 出现任何不稳定所以我会将这个功能的标签添加到排除标签列表直到我准备好启用它

要进一步了解 Swift Testing 请观看“了解 Swift Testing” 和“利用 Swift Testing 进一步优化测试”

我们已经调试并测试了代码测试运行得很快但 App 并没有我让 Jake 看一看谢谢 Daisy 我们刚刚使用测试验证了 App 能否正常运行但是当我运行这款 App 时我注意到启动用时远超我最初的预期

要诊断性能问题 Instruments 就是最好的工具可以直接从 Xcode 的 Profile 操作中访问我可以查看 App 启动过程的跟踪记录这个记录由 Daisy 使用 “Time Profiler”Instrument 生成这个 Instrument 工具用可视化方式显示代码中 CPU 的使用情况让我们可以衡量 App 运行所需的时间现在我们来看一看

哇！占用了大量 CPU 而且初始启动时挂起时间很长让我们来看看怎样对此进行优化为方便了解为什么会出现这种情况首先我把检查范围设置为挂起时间间隔

这样我就能只查看跟踪记录的一部分现在我们来分析一下数据

为了帮助缩小问题的范围我会使用 Instruments 16 全新的火焰图可以从转跳栏激活这一功能火焰图可以简要概括跟踪记录的执行情况便于我们迅速发现问题执行间隔按照它们在跟踪中所占时间的百分比进行权重计算而且间隔从左到右排序也就是说图表的左边部分始终会显示执行次数最多的代码我们来看看我的程序在执行什么

看起来这个载入函数几乎是用掉了所有执行时间

而且它从 SwiftUI View body 中被调用这看起来不太对

右键点按这个框架选择“Reveal in Xcode” 这样就能直接看到代码了

啊找到问题所在了我们正在循环串行载入一组素材并且是在主线程中执行这个操作这可不好要解决这个问题我会利用任务群组进行并行载入这样操作还会将这个工作移到所属的后台去执行

现在我要进行重建在 Instruments 中重新运行 Time Profile 看看是否有帮助

很好！启动进行得非常快在火焰图中可以看到素材的载入现在被分发到多个后台线程不会再堵塞主线程

火焰图适用于所有使用调用树的 Instrument 这种查看调用堆栈的可视化方法非常便于查找问题同时也能让你轻松地定期对 App 进行性能分析

以上是 Xcode 16 中的一些令人激动的新功能要进一步了解这些内容或改进功能比如更快的 UI 预览强化版 C++ 运行时功能、优化的本地化工作流程等请访问 developer.apple.com 查看我们的发布说明当然最好还是下载 Xcode 16 亲自试一试！感谢观看祝你在 WWDC 度过美妙的时光！

3:37 - Inline State within Preview

#Preview {
    @Previewable @State var currentFace = RobotFace.heart
}

3:45 - View using Inline State

RobotFaceSelectorView(currentFace: $currentFace)

3:53 - Complete Preview using Previewable

#Preview {
    @Previewable @State var currentFace = RobotFace.heart
    
    RobotFaceSelectorView(currentFace: $currentFace)
}

4:40 - Type Conforming to PreviewModifier

struct SampleRobotNamer: PreviewModifier {
    typealias Context = RobotNamer

    static func makeSharedContext() async throws -> Context {
        let url = URL(fileURLWithPath: "/tmp/local_names.txt")
        return try await RobotNamer(url: url)
    }
    
    func body(content: Content, context: Context) -> some View {
        content.environment(context)
    }
}

5:29 - Extension on PreviewTrait

extension PreviewTrait where T == Preview.ViewTraits {
    @MainActor static var sampleNamer: Self = .modifier(SampleRobotNamer())
}

5:38 - Preview using created PreviewModifier

#Preview(traits: .sampleNamer) {
    RobotNameSelectorView()
}

10:26 - AVPlayer Creation

struct BOTanistAVPlayer {
    func player(url: URL) throws -> AVPlayer {
        let player = AVPlayer(url: url)

        return player
    }
}

11:28 - AVPlayer Call Site

self.player = try? await robotVideoAVPlayer()

11:57 - AVPlayer Initialization

private nonisolated func robotVideoAVPlayer() async throws -> AVPlayer? {
    guard let url = Bundle.main.url(forResource: RobotVideo.resource, withExtension: RobotVideo.ext) else {
        throw BOTanistAppError.videoNotFound(forResource: RobotVideo.resource, withExtension: RobotVideo.ext)
    }

    let avPlayer = BOTanistAVPlayer()
    let player = try avPlayer.player(url: url)

    return player
}

13:42 - Initial Test Scaffolding

import Testing
@testable import BOTanist


// When using the default init Plant(type:) make sure the planting style is graft
@Test func plantingRoses() {
    // First create the two Plant structs
    

    // Verify with #expect
}

14:36 - Complete Test

import Testing
@testable import BOTanist


// When using the default init Plant(type:) make sure the planting style is graft
@Test
func plantingRoses() {
    // First create the two Plant structs
    let plant = Plant(type: .rose)
    let expected = Plant(type: .rose, style: .graft)

    // Verify with #expect
    #expect(plant == expected)
}

17:35 - Custom Tag

extension Tag {
    @Tag static var planting: Self
}

17:42 - Tag Usage in @Test
```
.tags(.planting)
```

20:37 - Slow Asset Loading

for asset in allAssets {
    asset.load()
}

20:54 - Fast Asset Loading

await withDiscardingTaskGroup { group in
    for asset in allAssets {
        group.addTask {
            asset.load()
        }
    }
}

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