33、iOS开发中的安全、多媒体与UI动态效果全解析

皮肤PHP

于 2025-11-20 15:15:32 发布

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分类专栏： iOS 11开发实战精要文章标签： iOS开发 ATS配置钥匙串认证

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iOS开发中的安全、多媒体与UI动态效果全解析

1. 网络连接安全：ATS的使用与配置

在iOS开发中，网络连接的安全性至关重要。ATS（App Transport Security）默认会让所有URL使用的域名通过安全通道进行连接，但在某些情况下，我们可能需要使用非安全通道（HTTP），或者对HTTPS通道的细节进行控制。

1.1 问题与解决方案

问题：想要控制网络连接的HTTPS通道细节，或者使用非安全通道（HTTP）。
解决方案 ：在Info.plist文件中，通过NSAppTransportSecurity字典键来配置ATS。在NSExceptionDomains下可以列出不使用ATS的特定域名。

1.2 具体配置示例

完全禁用ATS ：

<plist version="1.0">
<dict>
  <key>NSExceptionDomains</key>
  <dict>
    <key>NSAllowsArbitraryLoads</key>
    <true/>
  </dict>
</dict>
</plist>

启用ATS，但mydomain.com及其子域名除外，并请求证书透明度 ：

<plist version="1.0">
<dict>
  <key>NSExceptionDomains</key>
  <dict>
    <key>NSAllowsArbitraryLoads</key>
    <false/>
    <key>mydomain.com</key>
    <dict>
      <key>NSExceptionAllowsInsecureHTTPLoads</key>
      <true/>
      <key>NSIncludesSubdomains</key>
      <true/>
      <key>NSRequiresCertificateTransparency</key>
      <true/>
    </dict>
  </dict>
</dict>
</plist>

仅为mydomain.com启用ATS ：

<plist version="1.0">
<dict>
  <key>NSExceptionDomains</key>
  <dict>
    <key>NSAllowsArbitraryLoads</key>
    <true/>
    <key>mydomain.com</key>
    <dict>
      <key>NSExceptionAllowsInsecureHTTPLoads</key>
      <false/>
      <key>NSIncludesSubdomains</key>
      <true/>
    </dict>
  </dict>
</dict>
</plist>

1.3 NSExceptionDomains下的其他键说明

键名	说明
NSExceptionAllowsInsecureHTTPLoads	若设置为true，则允许给定域名进行HTTP加载
NSIncludesSubdomains	若设置为true，则将给定域名的所有子域名都作为ATS的例外
NSRequiresCertificateTransparency	要求给定URL的SSL证书包含证书透明度信息
NSExceptionMinimumTLSVersion	指定连接的最小TLS版本，值可以为TLSv1.0、TLSv1.1或TLSv1.2

2. 钥匙串与安全认证

2.1 绑定钥匙串项到密码和Touch ID

问题：创建一个只有在用户设置了设备密码并启用Touch ID（至少注册了一根手指）时才能访问的安全钥匙串项。
解决方案 ：
1. 使用 SecAccessControlCreateWithFlags() 函数创建访问控制标志，保护参数传递 kSecAttrAccessibleWhenPasscodeSetThisDeviceOnly ，标志参数传递 SecAccessControlCreateFlags.touchIDAny 。
2. 在安全字典中添加 kSecUseAuthenticationUI 键，并将其值设置为 kSecUseAuthenticationUIAllow ，允许用户使用设备密码或Touch ID解锁安全钥匙。
3. 在安全字典中添加 kSecAttrAccessControl 键，并将其值设置为之前调用 SecAccessControlCreateWithFlags() 函数的返回值。

2.2 示例代码

guard let flags =
  SecAccessControlCreateWithFlags(
    kCFAllocatorDefault,
    kSecAttrAccessibleWhenPasscodeSetThisDeviceOnly,
    SecAccessControlCreateFlags.touchIDAny, nil) else{
      print("Could not create the access control flags")
      return
}

let password = "some string"
guard let data = password.data(using: String.Encoding.utf8) else{
  print("Could not get data from string")
  return
}

let service = "onlinePasswords"
let attrs = [
  kSecClass.str() : kSecClassGenericPassword.str(),
  kSecAttrService.str() : service,
  kSecValueData.str() : data,
  kSecUseAuthenticationUI.str() : kSecUseAuthenticationUIAllow.str(),
  kSecAttrAccessControl.str() : flags,
  ]

OperationQueue().addOperation{
  guard SecItemAdd(attrs, nil) == errSecSuccess else{
    print("Could not add the item to the keychain")
    return
  }
  print("Successfully added the item to keychain")
}

2.3 Touch ID标志说明

SecAccessControlCreateFlags.touchIDAny ：要求当前设备启用Touch ID才能读取安全项。
SecAccessControlCreateFlags.touchIDCurrentSet ：安全项仍需要Touch ID，但如果用户添加或移除了已注册的Touch ID手指，该项将失效且不可读。

3. 安全打开URL

3.1 问题与解决方案

问题：想知道用户设备上的应用是否可以打开特定URL。
解决方案 ：
1. 在plist文件中，将 LSApplicationQueriesSchemes 键定义为数组。
2. 在该数组下，将想要应用能够打开的URL方案定义为字符串。
3. 在应用中，调用共享应用的 canOpenUrl(_:) 方法。
4. 如果可以打开URL，则使用共享应用的 open(_:options:completionHandler:) 方法打开。
5. 如果无法打开URL，尽可能为用户提供替代方案。

3.2 示例代码

guard let url = URL(string: "instagram://app"),
  UIApplication.shared.canOpenURL(url) else{
    return
}

UIApplication.shared.open(url){succeeded in
  if succeeded{
    print("Successfully opened Instagram")
  } else {
    print("Could not open Instagram")
  }
}

3.3 plist文件配置示例

<plist version="1.0">
<array>
  <string>instagram</string>
</array>
</plist>

4. 使用Touch ID和超时进行用户认证

4.1 问题与解决方案

问题：请求用户允许读取钥匙串中的安全内容，并设置超时时间，超时后将无法访问。
解决方案 ：
1. 使用 SecAccessControlCreateWithFlags() 创建访问控制标志。
2. 实例化 LAContext 类型的上下文对象。
3. 将上下文的 touchIDAuthenticationAllowableReuseDuration 属性设置为 LATouchIDAuthenticationMaximumAllowableReuseDuration ，使上下文在允许的最大秒数后才锁定。
4. 调用上下文的 evaluateAccessControl(_:operation:localizedReason:) 方法获取访问控制权限。
5. 如果获得访问权限，创建钥匙串请求字典，并包含 kSecUseAuthenticationContext 键，其值为上下文对象。
6. 使用 SecItemCopyMatching() 函数和字典读取具有给定访问控制的安全对象。

4.2 示例代码

let context = LAContext()
let reason = "To unlock previously stored security phrase"

guard let flags =
  SecAccessControlCreateWithFlags(
    kCFAllocatorDefault,
    kSecAttrAccessibleWhenPasscodeSetThisDeviceOnly,
    SecAccessControlCreateFlags.touchIDAny, nil) else{
      print("Could not create the access control flags")
      return
}

context.touchIDAuthenticationAllowableReuseDuration =
LATouchIDAuthenticationMaximumAllowableReuseDuration

context.evaluateAccessControl(
  flags,
  operation: LAAccessControlOperation.useItem,
  localizedReason: reason) {[unowned context] succ, err in
    guard succ && err == nil else {
      print("Could not evaluate the access control")
      if let e = err {
        print("Error = \(e)")
      }
      return
    }
    print("Successfully evaluated the access control")
    let service = "onlinePasswords"
    let attrs = [
      kSecClass.str() : kSecClassGenericPassword.str(),
      kSecAttrService.str() : service,
      kSecUseAuthenticationUI.str() : kSecUseAuthenticationUIAllow.str(),
      kSecAttrAccessControl.str() : flags,
      kSecReturnData.str() : kCFBooleanTrue,
      kSecUseAuthenticationContext.str() : context,
      ] as NSDictionary
    // now attempt to use the attrs with SecItemCopyMatching
    print(attrs)
}

5. 多媒体功能开发

在iOS开发中，多媒体功能也是重要的一部分，下面将介绍一些常见的多媒体问题及解决方案。

5.1 使用默认Siri Alex语音朗读文本

问题：想使用设备上的默认Siri Alex语音朗读文本。
解决方案 ：使用 AVSpeechSynthesisVoice 的标识符初始化器，并传递 AVSpeechSynthesisVoiceIdentifierAlex 。

5.2 示例代码

@IBOutlet var textView: UITextView!

guard let voice = AVSpeechSynthesisVoice(identifier:
  AVSpeechSynthesisVoiceIdentifierAlex) else{
    print("Alex is not available")
    return
}

print("id = \(voice.identifier)")
print("quality = \(voice.quality)")
print("name = \(voice.name)")

let toSay = AVSpeechUtterance(string: textView.text)
toSay.voice = voice

let alex = AVSpeechSynthesizer()
alex.delegate = self
alex.speak(toSay)

5.3 下载和准备远程媒体进行播放

问题：有一些远程资产（如声音文件），希望下载它们，甚至在后台进行，并提供下载过程的实时反馈。
解决方案 ：
1. 使用资产的URL创建 AVURLAsset 实例。
2. 使用 URLSessionConfiguration 的 background(withIdentifier:) 类方法创建后台会话配置。
3. 创建 AVAssetDownloadURLSession 类型的会话，并将配置传递给它。
4. 构建资产要下载到磁盘的URL。
5. 使用会话的 makeAssetDownloadTask(asset:destinationURL:options) 方法创建 AVAssetDownloadTask 类型的下载任务。
6. 调用任务的 resume() 方法启动任务。
7. 遵循 AVAssetDownloadDelegate 协议以获取任务的事件。

5.4 示例代码

import UIKit
import AVFoundation

class ViewController: UIViewController, AVAssetDownloadDelegate {

  let url = URL(string: "http://localhost:8888/video.mp4")!
  let sessionId = "com.mycompany.background"
  let queue = OperationQueue()
  var task: AVAssetDownloadTask?
  var session: AVAssetDownloadURLSession?

  // 其他代码...

  let options = [AVURLAssetReferenceRestrictionsKey :
    AVAssetReferenceRestrictions.forbidCrossSiteReference.rawValue]
  let asset = AVURLAsset(url: url, options: options)

  let config = URLSessionConfiguration
    .background(withIdentifier: sessionId)

  let session = AVAssetDownloadURLSession(
    configuration: config,
    assetDownloadDelegate: self, delegateQueue: queue)

  self.session = session

  guard let task = session.makeAssetDownloadTask(
    asset: asset,
    assetTitle: "Asset title",
    assetArtworkData: nil,
    options: nil) else {
      print("Could not create the task")
      return
  }
  self.task = task
  task.resume()
}

5.5 启用语音音频会话

问题：开发电子书阅读应用（或类似应用），希望启用特定的音频会话，允许应用的音频暂停，同时其他应用可以在其上播放语音（如提供语音导航信息的应用）。
解决方案 ：
1. 遍历音频会话的 availableCategories 属性中的可用音频会话类别，找到 AVAudioSessionCategoryPlayback 。
2. 遍历音频会话（ AVAudioSession 类型）的 availableModes 属性中的值，如果找不到 AVAudioSessionModeSpokenAudio ，则优雅退出。
3. 如果找到 AVAudioSessionModeSpokenAudio 模式，使用音频会话的 setCategory(_:with:) 方法将音频类别设置为 AVAudioSessionCategoryPlayback 。
4. 使用音频会话的 setActive(_:with:) 方法激活会话。

5.6 示例代码

guard session.availableCategories.filter(
  {$0 == AVAudioSessionCategoryPlayback}).count == 1 &&
  session.availableModes.filter(
    {$0 == AVAudioSessionModeSpokenAudio}).count == 1 else{
      print("Could not find the category or the mode")
      return
}

do{
  try session.setCategory(AVAudioSessionCategoryPlayback,
                          with:
    AVAudioSessionCategoryOptions.interruptSpokenAudioAndMixWithOthers)

  try session.setMode(AVAudioSessionModeSpokenAudio)

  try session.setActive(true, with:
    AVAudioSessionSetActiveOptions.notifyOthersOnDeactivation)

} catch let err{
  print("Error = \(err)")
}

6. UI动态效果：添加径向重力场

在iOS开发中，UI动态效果可以为应用增添趣味性和交互性。例如，我们可以为UI添加径向重力场并实现动画效果。

6.1 问题与解决方案

问题：想为UI添加带有动画的径向重力场。
解决方案 ：虽然文档未详细给出具体实现步骤，但基本思路是利用UIKit中的相关类和方法来创建和配置径向重力场，并将其应用到UI组件上。

通过以上介绍，我们涵盖了iOS开发中网络连接安全、钥匙串认证、安全打开URL、多媒体功能以及UI动态效果等多个方面的内容，希望能对开发者有所帮助。

graph TD
    A[网络连接安全] --> B[ATS配置]
    B --> B1[完全禁用ATS]
    B --> B2[部分域名例外]
    B --> B3[仅特定域名启用]
    A --> C[钥匙串认证]
    C --> C1[绑定密码和Touch ID]
    C --> C2[使用Touch ID和超时认证]
    A --> D[安全打开URL]
    D --> D1[plist配置]
    D --> D2[代码检查和打开]
    E[多媒体功能] --> F[语音朗读]
    E --> G[远程媒体下载]
    E --> H[语音音频会话]
    I[UI动态效果] --> J[添加径向重力场]

7. 多媒体功能深入探讨

在前面我们介绍了多媒体功能的一些基础内容，接下来进一步深入探讨其细节和应用场景。

7.1 语音朗读的优化

虽然我们已经知道如何使用默认Siri Alex语音朗读文本，但在实际应用中，还可以对语音朗读进行更多优化。例如，可以调整语速、语调等参数，以提供更好的用户体验。

@IBOutlet var textView: UITextView!

guard let voice = AVSpeechSynthesisVoice(identifier:
  AVSpeechSynthesisVoiceIdentifierAlex) else{
    print("Alex is not available")
    return
}

let toSay = AVSpeechUtterance(string: textView.text)
toSay.voice = voice
toSay.rate = 0.5 // 调整语速，范围从0.0到1.0
toSay.pitchMultiplier = 1.2 // 调整语调，范围从0.5到2.0

let alex = AVSpeechSynthesizer()
alex.delegate = self
alex.speak(toSay)

参数	说明	取值范围
`rate`	语速	0.0 - 1.0
`pitchMultiplier`	语调	0.5 - 2.0

7.2 远程媒体下载的状态监控

在下载远程媒体时，我们可以通过实现 AVAssetDownloadDelegate 协议的方法来监控下载状态，为用户提供更详细的反馈。

func urlSession(_ session: URLSession, assetDownloadTask: AVAssetDownloadTask, didLoad timeRange: CMTimeRange, totalTimeRangesLoaded loadedTimeRanges: [NSValue], timeRangeExpectedToLoad: CMTimeRange) {
    let loadedDuration = CMTimeGetSeconds(CMTimeRangeGetEnd(timeRange))
    let expectedDuration = CMTimeGetSeconds(CMTimeRangeGetEnd(timeRangeExpectedToLoad))
    let progress = loadedDuration / expectedDuration
    print("Download progress: \(progress * 100)%")
}

func urlSession(_ session: URLSession, task: URLSessionTask, didCompleteWithError error: Error?) {
    if let error = error {
        print("Download failed: \(error.localizedDescription)")
    } else {
        print("Download completed successfully")
    }
}

8. UI动态效果拓展

除了添加径向重力场，UI动态效果还有很多其他的应用场景和实现方式。

8.1 碰撞检测与动画

我们可以为UI组件添加碰撞检测功能，使它们在碰撞时产生动画效果。以下是一个简单的示例，假设我们有两个按钮，当它们碰撞时会改变颜色。

import UIKit

class ViewController: UIViewController {
    @IBOutlet var button1: UIButton!
    @IBOutlet var button2: UIButton!

    var animator: UIDynamicAnimator!
    var gravityBehavior: UIGravityBehavior!
    var collisionBehavior: UICollisionBehavior!

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        animator = UIDynamicAnimator(referenceView: view)

        gravityBehavior = UIGravityBehavior(items: [button1, button2])
        animator.addBehavior(gravityBehavior)

        collisionBehavior = UICollisionBehavior(items: [button1, button2])
        collisionBehavior.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = true
        animator.addBehavior(collisionBehavior)

        collisionBehavior.action = { [weak self] in
            if self?.collisionBehavior.collisionExcludingBoundary(for: self!.button1, and: self!.button2) != nil {
                self?.button1.backgroundColor = .red
                self?.button2.backgroundColor = .red
            }
        }
    }
}

8.2 噪声场效果

噪声场可以让UI组件产生随机的运动效果，为界面增添更多的动态感。

import UIKit

class ViewController: UIViewController {
    @IBOutlet var label: UILabel!

    var animator: UIDynamicAnimator!
    var noiseField: UIFieldBehavior!

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        animator = UIDynamicAnimator(referenceView: view)

        noiseField = UIFieldBehavior.noiseField(withSmoothness: 0.8, animationSpeed: 1.0)
        noiseField.addItem(label)
        animator.addBehavior(noiseField)
    }
}

9. 安全认证的高级应用

在钥匙串认证和用户认证方面，还可以有一些高级的应用场景。

9.1 多因素认证

除了使用密码和Touch ID，还可以结合其他因素进行认证，如短信验证码等。以下是一个简单的模拟多因素认证的示例。

let context = LAContext()
let reason = "To unlock previously stored security phrase"

guard let flags =
  SecAccessControlCreateWithFlags(
    kCFAllocatorDefault,
    kSecAttrAccessibleWhenPasscodeSetThisDeviceOnly,
    SecAccessControlCreateFlags.touchIDAny, nil) else{
      print("Could not create the access control flags")
      return
}

context.touchIDAuthenticationAllowableReuseDuration =
LATouchIDAuthenticationMaximumAllowableReuseDuration

context.evaluateAccessControl(
  flags,
  operation: LAAccessControlOperation.useItem,
  localizedReason: reason) {[unowned context] succ, err in
    guard succ && err == nil else {
      print("Could not evaluate the access control")
      if let e = err {
        print("Error = \(e)")
      }
      return
    }

    // 模拟短信验证码验证
    let verificationCode = "123456"
    let userInput = "123456" // 这里可以从用户输入获取
    if userInput == verificationCode {
        print("Multi-factor authentication successful")
        let service = "onlinePasswords"
        let attrs = [
          kSecClass.str() : kSecClassGenericPassword.str(),
          kSecAttrService.str() : service,
          kSecUseAuthenticationUI.str() : kSecUseAuthenticationUIAllow.str(),
          kSecAttrAccessControl.str() : flags,
          kSecReturnData.str() : kCFBooleanTrue,
          kSecUseAuthenticationContext.str() : context,
          ] as NSDictionary
        // now attempt to use the attrs with SecItemCopyMatching
        print(attrs)
    } else {
        print("Multi-factor authentication failed")
    }
}

9.2 安全策略的动态调整

根据不同的使用场景和安全需求，可以动态调整安全策略。例如，在某些高风险操作时，要求用户重新进行认证。

let isHighRiskOperation = true

if isHighRiskOperation {
    let context = LAContext()
    let reason = "High risk operation, please authenticate again"

    context.evaluatePolicy(.deviceOwnerAuthenticationWithBiometrics, localizedReason: reason) { succ, err in
        if succ {
            print("Re-authentication successful")
            // 执行高风险操作
        } else {
            print("Re-authentication failed")
        }
    }
}

10. 总结与展望

通过对iOS开发中网络连接安全、多媒体功能以及UI动态效果等多个方面的深入探讨，我们了解了许多实用的技术和方法。在网络连接安全方面，合理配置ATS可以确保应用的网络通信安全；多媒体功能的开发可以为应用增添丰富的交互体验；UI动态效果则可以提升应用的趣味性和用户吸引力。

未来，随着技术的不断发展，iOS开发领域也会不断涌现新的功能和特性。例如，更强大的安全认证机制、更智能的多媒体处理能力以及更丰富的UI动态效果等。开发者需要不断学习和探索，以跟上技术的步伐，为用户提供更优质的应用体验。

graph TD
    A[多媒体功能优化] --> B[语音朗读优化]
    B --> B1[调整语速]
    B --> B2[调整语调]
    A --> C[远程媒体下载监控]
    C --> C1[进度监控]
    C --> C2[错误处理]
    D[UI动态效果拓展] --> E[碰撞检测动画]
    E --> E1[按钮碰撞变色]
    D --> F[噪声场效果]
    F --> F1[标签随机运动]
    G[安全认证高级应用] --> H[多因素认证]
    H --> H1[密码+Touch ID+验证码]
    G --> I[安全策略动态调整]
    I --> I1[高风险操作重新认证]