Python для iOS-приложений: как создавать мобильные решения

Для кого эта статья:

• Python-разработчики, заинтересованные в мобильной разработке
• Учащиеся или профессионалы, желающие освоить создание iOS-приложений на Python

• Специалисты по разработке, ищущие альтернативы Swift и Objective-C для iOS-программирования

  Объединить Python и iOS в одном проекте — задача, которая еще несколько лет назад казалась невыполнимой. Сегодня же разработчики, владеющие Python, могут применить свои навыки для создания полнофункциональных iOS-приложений без необходимости погружаться в Swift или Objective-C. Эта возможность открывает двери для тысяч Python-разработчиков в мир мобильной разработки, существенно сокращая время выхода продукта на рынок и позволяя использовать богатую экосистему Python-библиотек. 🚀

Хотите овладеть Python для создания не только веб-приложений, но и мобильных решений? Обучение Python-разработке от Skypro построено на практических проектах, включая разработку мобильных приложений. Вы освоите все необходимые инструменты — от базового синтаксиса до работы с фреймворками вроде Kivy и BeeWare. Наши выпускники уже создают кросс-платформенные приложения, включая решения для iOS, используя только Python! 🐍📱

Python и iOS: подготовка среды разработки

Разработка iOS-приложений на Python начинается с правильной настройки рабочей среды. В отличие от стандартного пути через Swift и Xcode, нам потребуется другой набор инструментов, специфичный для Python-разработки.

Для начала установим базовые компоненты:

• Python 3.7 или выше (предпочтительно последняя стабильная версия)
• pip (менеджер пакетов Python)
• virtualenv для изоляции зависимостей проекта
• Xcode (даже при работе с Python он понадобится для доступа к iOS SDK)
• Специализированный фреймворк для iOS-разработки на Python

Инсталляция Python обычно не вызывает затруднений, но для iOS-разработки рекомендую использовать pyenv для управления версиями Python, особенно если вы планируете работать с разными фреймворками, имеющими свои версионные требования.

Михаил Корнеев, технический руководитель проектов

Когда мы начинали разработку приложения для отслеживания расходов, команда состояла из пяти разработчиков, все — опытные Python-программисты без опыта в iOS. Решение изучать Swift означало бы минимум три месяца только на обучение. Вместо этого мы настроили среду с использованием Python: установили последнюю версию через pyenv, создали виртуальное окружение и установили Kivy.

Первая сборка заняла около четырех часов — мы столкнулись с конфликтами зависимостей и проблемами компиляции нативных компонентов. Ключом к решению стало строгое следование документации: мы обнаружили, что Kivy требует определенных версий библиотек, а некоторые нужно компилировать с специфичными флагами для iOS. После настройки CI/CD процесса для автоматической сборки каждый разработчик мог фокусироваться только на Python-коде, а сборка iOS-пакета происходила автоматически. Это сэкономило нам около двух месяцев на старте проекта.

Далее необходимо настроить среду для взаимодействия Python с iOS-экосистемой. Это требует установки Xcode, который предоставляет необходимые компиляторы и iOS SDK. После установки Xcode выполните в терминале:

xcode-select --install

Это установит командные инструменты, необходимые для компиляции нативных расширений Python.

В зависимости от выбранного фреймворка могут потребоваться дополнительные компоненты. Например, для работы с Kivy необходимо установить Cython и другие зависимости:

pip install cython kivy-ios

Для полноценной разработки рекомендуется настроить интегрированную среду разработки (IDE). PyCharm Professional или VSCode с установленными расширениями для Python и выбранного фреймворка — оптимальные варианты.

Завершающий этап подготовки — настройка системы подписи приложений через Apple Developer Account. Без этого невозможно тестирование на реальных устройствах и публикация в App Store.

Выбор оптимального фреймворка для создания iOS-приложений

Выбор подходящего фреймворка — критический шаг в разработке iOS-приложений на Python. Каждый из доступных инструментов имеет уникальные характеристики, которые могут существенно повлиять на процесс разработки и конечный результат. 🔍

Рассмотрим основные фреймворки для разработки iOS-приложений на Python:

Kivy — наиболее зрелый фреймворк для кросс-платформенной разработки. Он использует собственный движок для отрисовки интерфейса, что обеспечивает единообразие на всех платформах, но может приводить к нестандартному для iOS внешнему виду приложения.

from kivy.app import App
from kivy.uix.button import Button

class MyFirstApp(App):
def build(self):
return Button(text='Hello World')

if __name__ == '__main__':
MyFirstApp().run()

BeeWare — более новый фреймворк, который делает упор на использование нативных UI-компонентов. Это означает, что приложения, созданные с его помощью, выглядят и ощущаются как нативные для каждой платформы.

import toga
from toga.style import Pack
from toga.style.pack import COLUMN, ROW

class ExampleBeeWareApp(toga.App):
def startup(self):
main_box = toga.Box(style=Pack(direction=COLUMN))

button = toga.Button(
'Hello World!',
on_press=self.say_hello,
style=Pack(padding=5)
)

main_box.add(button)
self.main_window = toga.MainWindow(title=self.formal_name)
self.main_window.content = main_box
self.main_window.show()

def say_hello(self, widget):
self.main_window.info_dialog(
'Hello', 'Hello, World!'
)

def main():
return ExampleBeeWareApp('Example', 'org.example.example')

if __name__ == '__main__':
app = main()
app.main_loop()

Pythonista — это уникальный случай, поскольку представляет собой среду разработки и выполнения Python непосредственно на устройствах iOS. Прекрасно подходит для прототипирования и личных проектов, но имеет ограничения при публикации в App Store.

PyObjC — обеспечивает прямой мост между Python и Objective-C, что позволяет напрямую использовать все возможности iOS SDK. Требует знания Objective-C API и предоставляет наибольший контроль над приложением.

При выборе фреймворка следует учитывать несколько критических факторов:

• Требования к UI: если важен нативный внешний вид, BeeWare предпочтительнее Kivy
• Доступ к аппаратным функциям: для глубокой интеграции с устройством PyObjC предоставляет лучшие возможности
• Скорость разработки: Kivy обеспечивает наиболее быстрый цикл разработки
• Кросс-платформенность: если планируется выпуск на Android и других платформах, Kivy или BeeWare обеспечат максимальную переносимость кода
• Сложность проекта: для простых приложений Kivy обеспечивает минимальные трудозатраты, для сложных проектов с высокими требованиями PyObjC дает больше контроля

Алексей Петров, ведущий разработчик

В 2022 году наша команда получила заказ на разработку приложения для учета финансов с жесткими требованиями по срокам — всего 6 недель от концепции до публикации. Клиент настаивал на выпуске версий как для iOS, так и для Android.

Мы рассматривали Flutter и React Native, но обнаружили, что в команде есть пять Python-разработчиков и ни одного с опытом в этих технологиях. После тщательного анализа мы выбрали BeeWare, поскольку он предлагал нативный интерфейс на обеих платформах при использовании Python.

Первые две недели ушли на борьбу с документацией и настройку среды — BeeWare оказался менее зрелым, чем мы ожидали. Проблемы начались с поддержки сложных UI-компонентов: некоторые элементы, описанные в документации, работали нестабильно или отсутствовали в реальности. Мы были вынуждены переключиться на Kivy.

С Kivy разработка ускорилась, но появилась новая проблема — интерфейс не соответствовал стандартам iOS. Клиент был недоволен. Решение пришло неожиданно: мы разделили проект на backend на Python и два отдельных frontend-приложения на Flutter. Это решение позволило нам переиспользовать бизнес-логику на Python через API, а интерфейсы реализовать нативно для каждой платформы. Проект был завершен с задержкой в две недели, но с полным соответствием требованиям качества.

Создание интерфейса приложения на Python для iOS

Создание пользовательского интерфейса — ключевой этап разработки iOS-приложения. При использовании Python этот процесс имеет свои особенности, зависящие от выбранного фреймворка. 📱

Рассмотрим создание интерфейса на примере двух популярных фреймворков: Kivy и BeeWare.

Создание интерфейса в Kivy

Kivy предлагает два подхода к созданию UI: программный (полностью на Python) и декларативный (с использованием Kivy Language — KV). Декларативный подход обычно предпочтительнее, так как разделяет логику и представление.

Пример простого приложения с использованием KV Language:

# main.py
from kivy.app import App
from kivy.uix.boxlayout import BoxLayout

class TaskListView(BoxLayout):
def add_task(self):
task = self.ids.new_task.text
if task:
self.ids.task_list.add_widget(TaskItem(text=task))
self.ids.new_task.text = ""

class TaskItem(BoxLayout):
def __init__(self, text="", **kwargs):
super().__init__(**kwargs)
self.ids.task_label.text = text

class TaskManagerApp(App):
pass

if __name__ == "__main__":
TaskManagerApp().run()

Соответствующий KV-файл (taskmanager.kv):

BoxLayout:
orientation: "vertical"
padding: 10
spacing: 10

TaskListView:

<TaskListView>:
orientation: "vertical"
spacing: 5

BoxLayout:
size_hint_y: None
height: "50dp"
spacing: 5

TextInput:
id: new_task
hint_text: "Введите новую задачу"
multiline: False
on_text_validate: root.add_task()

Button:
text: "Добавить"
size_hint_x: 0.3
on_press: root.add_task()

ScrollView:
BoxLayout:
id: task_list
orientation: "vertical"
spacing: 2
size_hint_y: None
height: self.minimum_height

<TaskItem>:
size_hint_y: None
height: "50dp"

Label:
id: task_label
text_size: self.width, None
size_hint_x: 0.8

Button:
text: "Удалить"
size_hint_x: 0.2
on_press: root.parent.remove_widget(root)

Kivy также предоставляет готовые виджеты для создания сложных интерфейсов:

• ActionBar для создания панелей навигации
• Carousel для слайдеров и прокручиваемых экранов
• ModalView для модальных окон
• RecycleView для эффективного отображения больших списков данных
• Собственные адаптеры для различных источников данных

Создание интерфейса в BeeWare

BeeWare использует фреймворк Toga для создания пользовательского интерфейса, который транслируется в нативные UI-компоненты платформы.

Пример приложения для управления задачами на BeeWare:

import toga
from toga.style import Pack
from toga.style.pack import COLUMN, ROW

class TaskApp(toga.App):
def startup(self):
# Создание основного контейнера
main_box = toga.Box(style=Pack(direction=COLUMN, padding=10))

# Контейнер для ввода новых задач
input_box = toga.Box(style=Pack(direction=ROW, padding=5))
self.task_input = toga.TextInput(style=Pack(flex=1))
add_button = toga.Button(
"Добавить",
on_press=self.add_task,
style=Pack(padding=5)
)

input_box.add(self.task_input)
input_box.add(add_button)

# Список задач
self.tasks_box = toga.Box(style=Pack(direction=COLUMN, padding=5))

# Прокручиваемое представление для списка задач
tasks_scroll = toga.ScrollContainer(style=Pack(flex=1))
tasks_scroll.content = self.tasks_box

# Добавление всех элементов в главный контейнер
main_box.add(input_box)
main_box.add(tasks_scroll)

# Создание и отображение главного окна
self.main_window = toga.MainWindow(title=self.formal_name)
self.main_window.content = main_box
self.main_window.show()

def add_task(self, widget):
task_text = self.task_input.value
if task_text:
# Создание контейнера для задачи и кнопки удаления
task_box = toga.Box(style=Pack(direction=ROW, padding=5))

task_label = toga.Label(
task_text, 
style=Pack(padding=5, flex=1)
)

delete_button = toga.Button(
"Удалить",
on_press=lambda w: self.tasks_box.remove(task_box),
style=Pack(padding=5)
)

task_box.add(task_label)
task_box.add(delete_button)

self.tasks_box.add(task_box)
self.task_input.value = ""

def main():
return TaskApp("Task Manager", "org.example.taskmanager")

if __name__ == "__main__":
app = main()
app.main_loop()

BeeWare автоматически адаптирует интерфейс под конкретную платформу, обеспечивая нативный вид. Это важное преимущество при разработке для iOS, где пользователи ожидают определенного поведения и внешнего вида приложений.

При проектировании интерфейса iOS-приложения на Python важно учитывать несколько принципов:

1. Адаптивный дизайн — приложение должно корректно отображаться на различных устройствах от iPhone SE до iPad Pro
2. Соблюдение Human Interface Guidelines — даже при использовании Python, интерфейс должен соответствовать рекомендациям Apple
3. Оптимизация производительности — крупные списки и сложные анимации требуют особого внимания
4. Учет особенностей ввода — touch-интерфейс имеет свои особенности, которые нужно учитывать при разработке

Для отладки интерфейса рекомендуется регулярно тестировать приложение на реальных устройствах или в симуляторе iOS, поскольку поведение приложения может отличаться от отображаемого в среде разработки.

Тестирование и отладка Python-приложений под iOS

Тестирование Python-приложений для iOS требует особого подхода, который отличается от обычных процессов тестирования веб-приложений или десктопного программного обеспечения. Правильно организованное тестирование позволит избежать многих проблем на этапе публикации в App Store. 🧪

Процесс тестирования включает несколько уровней, которые необходимо реализовать для обеспечения качества приложения:

1. Юнит-тестирование — проверка отдельных функций и компонентов
2. Интеграционное тестирование — проверка взаимодействия компонентов
3. UI-тестирование — проверка пользовательского интерфейса
4. Тестирование производительности — оценка быстродействия и ресурсопотребления
5. Тестирование на различных устройствах — проверка совместимости с различными моделями iPhone и iPad

Для юнит-тестирования в Python можно использовать стандартный модуль unittest или более современные фреймворки, такие как pytest. Пример тестирования бизнес-логики приложения:

import unittest
from app.models import TaskManager

class TestTaskManager(unittest.TestCase):
def setUp(self):
self.manager = TaskManager()

def test_add_task(self):
task_id = self.manager.add_task("Test Task", "Description")
self.assertIsNotNone(task_id)
tasks = self.manager.get_all_tasks()
self.assertEqual(len(tasks), 1)
self.assertEqual(tasks[0]["title"], "Test Task")

def test_complete_task(self):
task_id = self.manager.add_task("Test Task", "Description")
self.manager.complete_task(task_id)
task = self.manager.get_task(task_id)
self.assertTrue(task["completed"])

if __name__ == "__main__":
unittest.main()

Для тестирования UI в Kivy можно использовать KivyUnitTest:

from kivy.tests.common import GraphicUnitTest
from app.screens.task_list import TaskListScreen

class TestTaskListScreen(GraphicUnitTest):
def test_add_task(self):
screen = TaskListScreen()
self.render(screen)

# Заполняем текстовое поле
screen.ids.new_task.text = "New Task"

# Нажимаем кнопку добавления
add_button = screen.ids.add_button
add_button.dispatch('on_press')

# Проверяем, что задача добавлена в список
task_list = screen.ids.task_list
self.assertEqual(len(task_list.children), 1)
self.assertEqual(task_list.children[0].ids.task_label.text, "New Task")

Для BeeWare тестирование интерфейса осложняется тем, что компоненты Toga транслируются в нативные контролы. В этом случае целесообразно использовать инструменты тестирования iOS, такие как XCTest, через Python-обертки.

Особое внимание следует уделить отладке приложения. При работе с Python-фреймворками для iOS это может быть нетривиальной задачей. Вот несколько подходов:

• Логирование — наиболее простой и надежный метод отладки, особенно для продакшн-сборок
• Удаленная отладка — например, с использованием pdb или других отладчиков
• Визуальные инструменты отладки — для Kivy существует Inspector, позволяющий исследовать структуру интерфейса в рантайме
• Профилирование — для выявления узких мест производительности

Пример настройки логирования в Python-приложении для iOS:

import logging
import os
from kivy.logger import Logger as KivyLogger

# Настройка корневого логгера Python
logger = logging.getLogger('app')
logger.setLevel(logging.DEBUG)

# На iOS файлы логов обычно размещаются в Documents директории
if os.environ.get('KIVY_BUILD') == 'ios':
from pyobjus import autoclass
NSBundle = autoclass('NSBundle')
NSFileManager = autoclass('NSFileManager')
bundle = NSBundle.mainBundle()
documents_directory = bundle.pathForResource_ofType_inDirectory_("Documents", None, None)
log_file = os.path.join(documents_directory, 'app.log')
else:
log_file = 'app.log'

file_handler = logging.FileHandler(log_file)
file_handler.setLevel(logging.DEBUG)

formatter = logging.Formatter('%(asctime)s – %(name)s – %(levelname)s – %(message)s')
file_handler.setFormatter(formatter)

logger.addHandler(file_handler)

# Интеграция с логгером Kivy для получения всех системных логов
kivy_handler = logging.StreamHandler()
kivy_handler.setFormatter(formatter)
KivyLogger.addHandler(kivy_handler)

# Использование в коде
logger.debug('Debug message')
logger.info('Info message')
logger.warning('Warning message')
logger.error('Error message')

При отладке приложений на устройствах iOS возможны определенные проблемы. Вот некоторые распространенные проблемы и их решения:

Для автоматизации тестирования рекомендуется настроить CI/CD пайплайн, который будет выполнять сборку и тестирование приложения при каждом изменении кода. GitHub Actions, Jenkins или Bitrise хорошо подходят для этой задачи.

Не забывайте также о бета-тестировании через TestFlight — это позволит получить обратную связь от реальных пользователей перед публикацией в App Store.

Публикация Python-приложения в App Store: требования и нюансы

Процесс публикации Python-приложения в App Store сопряжен с рядом специфических требований и проверок, которые необходимо учитывать задолго до отправки приложения на рассмотрение. Apple устанавливает строгие стандарты для всех приложений, и приложения на Python не являются исключением. 🛠️

Перед публикацией необходимо выполнить ряд подготовительных шагов:

1. Зарегистрировать учетную запись Apple Developer (стоимость $99 в год)
2. Создать App ID и настроить необходимые возможности в Apple Developer Portal
3. Подготовить метаданные приложения (описание, скриншоты, иконки и т.д.)
4. Обеспечить соответствие приложения правилам App Store Review Guidelines
5. Настроить подписание кода и создать дистрибутивный сертификат

Для Python-приложений особенно важно учитывать следующие специфические моменты:

• Статическая компиляция — Python-код должен быть скомпилирован в нативный код iOS, а не интерпретироваться на устройстве
• Размер пакета — включение Python-интерпретатора и библиотек может существенно увеличить размер приложения
• Производительность — приложения на Python могут работать медленнее нативных аналогов, что может стать причиной отклонения
• Использование приватных API — некоторые Python-библиотеки могут непреднамеренно использовать недокументированные API, что недопустимо в App Store
• Безопасность — убедитесь, что ваше приложение не содержит уязвимостей из-за используемых Python-библиотек

Процесс сборки дистрибутива Python-приложения для публикации в App Store зависит от используемого фреймворка.

Для Kivy:

# Создание дистрибутива iOS с помощью toolchain
kivy-ios toolchain build python3 kivy
kivy-ios create <app_name> <org_identifier>
cd <app_name>-ios

# Копирование файлов приложения
cp -r /path/to/your/app/* YourApp/

# Компиляция и создание .ipa
xcodebuild -configuration Release -target YourApp

Для BeeWare:

# Инициализация проекта для iOS
briefcase create iOS
briefcase build iOS

# Пакетирование для App Store
briefcase package iOS --adhoc

После подготовки пакета приложения (.ipa файл), его нужно загрузить в App Store Connect с помощью Xcode или Transporter. После загрузки начинается процесс рассмотрения, который может занять от нескольких часов до нескольких дней.

Частые причины отклонения Python-приложений модераторами App Store:

Некоторые специфические проблемы Python-приложений и их решения:

• Проблема: Большой размер пакета.<br> Решение: Использовать опцию --strip при сборке, включать только необходимые модули Python.

• Проблема: Медленный запуск приложения.<br> Решение: Предкомпилировать .py файлы в .pyc, оптимизировать процесс инициализации.

• Проблема: Проблемы с памятью на устройствах с ограниченными ресурсами.<br> Решение: Профилирование использования памяти, освобождение ресурсов, когда они не используются.

• Проблема: Медленная работа с сетью.<br> Решение: Использовать асинхронные вызовы, оптимизировать передачу данных.

При обновлении приложения важно учитывать совместимость с предыдущими версиями, особенно если ваше приложение хранит пользовательские данные. Рекомендуется внедрить систему миграции данных, которая обеспечит совместимость между версиями.

Для получения обратной связи от пользователей до широкого релиза рекомендуется использовать программу TestFlight, которая позволяет распространить бета-версию среди ограниченной группы тестировщиков.

Соблюдение всех требований и рекомендаций Apple повысит шансы на успешное прохождение модерации и публикацию приложения в App Store.

Создание iOS-приложений на Python открывает новые возможности для разработчиков, позволяя применить уже имеющиеся знания и инструменты в мобильной разработке. Хотя этот подход имеет определенные ограничения по сравнению с нативной разработкой на Swift, его преимущества в скорости разработки и кросс-платформенности делают его привлекательным для многих проектов. Главное — правильно оценить требования вашего приложения и выбрать подходящий фреймворк, который обеспечит баланс между простотой разработки, производительностью и соответствием стандартам Apple. С растущей зрелостью инструментов вроде Kivy и BeeWare грань между нативной и Python-разработкой продолжает стираться, открывая всё более широкие возможности.

Читайте также

• Python на Android: как превратить телефон в среду разработки
• Python для iOS: создание приложений без Swift и Objective-C
• Как создать Android-приложение на Python с помощью Kivy: полное руководство
• Профессиональная отладка и тестирование Python-приложений для мобильных платформ
• Публикация Python-приложения в Google Play: пошаговое руководство
• Мобильный Python: установка и настройка на смартфоне или планшете
• Python-приложения в App Store: разработка, публикация, обход ограничений
• Мобильная разработка на Python: 10 успешных приложений и фреймворки
• Как создать мобильное приложение на Python: пошаговое руководство
• Python в мобильной разработке: возможности и альтернативы