Mac Catalyst: Behind the scenes (1)

Mac Catalyst는 iOS 앱 프로젝트를 macOS에서 실행할 수 있게 해줍니다. 이 Mac Catalyst에 대해 다루는 글입니다.

역사

WWDC 2019 이전

Bringing iOS Apps to macOS Using Marzipanify

macOS Mojave에 iOSMac/Marzipan이라는 이름으로 최초 등장한 것으로 보이며, 당시 Steven Troughton-Smith라는 사람이 분석했던 글입니다.

(4년 전에 저런 수준의 글을 썼다는게 정말 놀라움… 존경하는 개발자 중 한 명…)

WWDC 2019 이후

WWDC 2019 - Project Catalyst

애플이 macOS Catalina를 발표하면서 Project Catalyst를 공식화 했습니다. iOS 프로젝트를 macOS에서 실행할 수 있게 하는 프로젝트 입니다.

이후로 애플은 Mac Catalyst라는 이름으로 매년 많은 개선을 이뤘으며, 수많은 AppKit API를 UIKit으로 porting해주고 있습니다. 덕분에 iOS 앱 개발자들은 AppKit을 몰라도 macOS 앱을 개발할 수 있게 해줍니다. (그래도 조금은 아셔야 해요.)

종류

만약에 여러분이 iOS 앱을 App Store에 등록한다면 Designed for iPad로 작동합니다. Designed for iPad는 arm64만 지원하기 때문에 Apple Silicon Mac만 지원합니다. Intel/AMD Mac에서는 지원하지 않습니다.

Designed for iPad는 iOS와 같은 UI를 가지고 있기에, 기존 iOS 프로젝트와 호환성이 좋습니다. 하지만 Mac Catalyst 전용 API를 직접 호출할 수 없으며, 애플은 향후 App Store 등록을 중단할 예정입니다.

Mac Catalyst는 UIKit 코드를 macOS의 UI로 변환해 줍니다. 따라서 Desktop 수준의 앱을 UIKit 코드로 개발할 수 있습니다.

Designed for iPad, Mac Catalyst 둘 다 AppKit API를 정상적인 방법으로 호출할 수 없습니다. 만약에 강제로 호출하고 싶으시다면 objc_msgSend 같은 Rutime 함수를 쓰시면 됩니다. UIKit에 AppKit의 API가 아직 완전히 porting되지 않았기 때문에 가끔씩 필요할 때가 있습니다.

차이점을 더 자세히 알고 싶으시면 WWDC22 - Bring your iOS app to the Mac에서 7분 25초 부분부터 보시면 됩니다.

기본 구조

- macOS 13.2 SDK 기준입니다.
- Designed for iPad와 Mac Catalyst의 근본적인 동작 방식은 똑같으므로, 이 글에서는 Mac Catalyst라는 명칭으로 통일하겠습니다.

애플은 UIKit을 iOS와 macOS에 호환성을 갖게 하기 위해 UIKitCore라는 Private Framework를 도입했습니다. 과거에는 UIKit이 구현 코드 (implementation)들을 갖고 있었다면, Mac Catalyst 이후로 UIKit은 wrapper 역할만 하고 있고 구현 코드는 UIKitCore로 이관되었습니다.

UIKit은 iOS와 macOS가 공통된 로직을 가지고 있으나, UIKitCore는 별개로 처리되어 있습니다. 또한 macOS의 UIKitCore는 내부적으로 UIKitMacHelper라는 Private Frameworks를 참조하고 있으며, UIKitMacHelper에서는 AppKit API를 호출합니다.

즉, 정리하면 Mac Catalyst는 UIKit을 AppKit으로 변환해주는 역할을 합니다. 때문에 macOS의 UIKit은 iOS의 UIKit이랑 동작 방식이 완전히 다릅니다.

Mac Catalyst는 UIKit 이외에도 Photos 같은 iOS 전용 Framework들도 지원합니다. 이는 /System/iOSSupport/System/Library에서 Framework들의 목록을 보실 수 있습니다.

UIKit -> AppKit

위에서 말한대로 Mac Catalyst는 결국 AppKit으로 동작하므로 AppKit API를 호출할 수 있습니다. 즉, 아래처럼 -[NSApplication orderedWindows]를 호출하면 Mac Catalyst에서 NSWindow 객체를 생성해준 것을 볼 수 있습니다.

(lldb) expression -l objc -O -- [NSApp orderedWindows]
<__NSArrayM 0x600003737540>(
<UINSWindow: 0x130f56f20>
)

UINSWindow는 NSWindow를 subclassing하고 있습니다. 만약에 UIWindow를 가져오고 싶다면 -[UINSWindow uiWindows]를 전송하면 됩니다.

(lldb) expression -l objc -O -- [0x130f56f20 uiWindows]
<__NSArrayI 0x6000039884a0>(
<UIWindow: 0x130f410e0; frame = (0 0; 1330 998); gestureRecognizers = <NSArray: 0x60000373bf30>; layer = <UIWindowLayer: 0x60000373e4f0>>,
<UITextEffectsWindow: 0x131069a00; frame = (0 0; 1330 998); opaque = NO; autoresize = W+H; layer = <UIWindowLayer: 0x600003722a60>>
)

AppKit에서는 NSWindow를 관리하는 NSWindowController가 존재합니다. 마찬가지로 UINSWindow는 UINSSceneWindowController를 가지고 있으며, -[UINSWindow sceneWindowController]를 전송하면 해당 객체를 가져 올 수 있습니다.

(lldb) expression -l objc -O -- [0x130f56f20 sceneWindowController]
<UINSSceneWindowController: 0x600000bb82d0>

이 UINSSceneWindowController은 -[UINSSceneWindowController setUIScene:]을 통해 UIScene을 NSWindowController로 변환해주는 역할을 합니다. UIKit 코드를 AppKit으로 변환해주는 첫번째 관문인 셈입니다.

(lldb) expression -l objc -O -- [0x600000bb82d0 UIScene]
<UIWindowScene: 0x13de07060>

(3년 전이었나? 그때는 UIView를 NSView로 바로 바꿔주는 Private API가 있었던 걸로 기억하는데 macOS 13.2에서는 안 보이네요… 제가 못 찾는건지…)

마치며

여기까지가 Mac Catalyst: Behind the scenes의 1편입니다. 1편은 Mac Catalyst의 소개와 UIKit API들이 어떻게 AppKit으로 변환되는지 간략하게 소개드렸습니다. 2편은 API 변환의 과정을 더 깊게 다루게 될 것 같네요.