Xcode 16の新機能

Xcode 16における、生産性とパフォーマンスに関する最新の改善ポイントについて解説します。コード補完、診断、Xcodeプレビューなどの機能強化のほか、ビルドにおける変更点の詳細や、デバッグ機能とInstrumentsの改善点についても学ぶことができます。

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こんにちは Daisyです同僚のJakeとともに Xcode 16の新機能をいくつか紹介しますさっそく始めましょうアプリ開発のすべての段階で Xcodeを使うことができます Xcode 16の新機能として Swiftコードの編集ビルドの実行コードのデバッグとテストパフォーマンスの最大化がありますコード編集の3つの新機能から見てみましょう

まず SwiftおよびApple SDK向けに特化してトレーニングされたオンデバイスコーディングモデルによりコード補完でより適切なコードが提案されるようになりました

関数名やコメントなど周囲のコードコンテキストを使ってアイデアをすばやく形にします

これはすべてAppleシリコンで実現しており macOS SequoiaでXcode 16を実行する時に利用できます

次にSwiftです Swift 6には並行処理の安全性を保証する新しい言語モードが導入されていますこれにより通常実行時にのみ発生するデータ競合がコンパイル時の問題になりますこれはコードの正確性と安全性を向上させる優れた方法ですこのような保証を活用するために Swift 6の言語モードを採用することをお勧めしますただし Xcode 16をすぐに使い始めて今後提供される各言語機能の警告を段階的に有効にすることもできますその方法を紹介します

BOT-anistというアプリを例に説明しますロボットが植物を育てるアプリですこのアプリをSwift 6に対応させましょうまずのに移動します

ここで今後提供されるコンパイラ機能を 1つずつ有効にできます

をにしてみます

ビルドすると Xcodeの問題ナビゲータに新しい警告が表示されます

グローバル変数loggerを並行処理で安全に扱えないことを示しています

この問題をクリックすると loggerの定義にジャンプします

loggerはミューテーションの必要がないので varからletに変更できますこれでデータ競合から保護されます

今後提供される機能を採用することで Swift 6に切り替える前に潜在的な問題を見つけて対処することができます Swift 6ではこれらの警告がエラーとして表示されます

準備ができたらで Swiftの言語バージョンを設定します

詳細は「Migrate your app to Swift 6」をご覧ください

Xcode 16ではPreviewsも大幅に改善されています

Previewsを使うと UIを迅速に確認して優れたUIを作成できます新しく追加された2つのAPIによってコードの記述がシンプルになり再利用性も高まりモデルとの統合性が向上します

1つ目はPreviewableマクロです Stateなどのプロパティラッパーに Previewableをアタッチすることでプレビューブロック内でプロパティラッパーを直接使用できますラッパービューを記述する必要がなくなりますアプリで例を見てみましょう

このRobotFaceSelectorViewはロボットの顔へのBindingを取ります

プレビューを作成する時プレビュー本文にStateを直接定義して Previewableマクロをアタッチできますこれでプレビューシステムにラッパービューの作成を指示できるので私が作成する必要はありません

次にビューを追加します

わずか数行で実際の UIを確認できます

もう1つの新しいAPIは PreviewModifierです PreviewModifierを使うとプレビュー用の環境やデータを簡単に共有できますこれによりコードの重複が減るだけでなくプレビューシステムがデータをキャッシュできるようになります別のViewで説明します RobotNameSelectorViewを機能させるにはRobotNamerが必要です

この型はロボットの名前候補をサーバから非同期に取得しますただしプレビューを作成する際に何度もサーバにアクセスする必要はありません PreviewModifierを使うと外部サーバにアクセスせずにすべてのプレビュー用の RobotNamerを作成できます

まず PreviewModifierに従う型を定義します

このプロトコルには2つの要件がありますまず makeSharedContextを使ってデータを読み込み保存しますこのメソッドは非同期かつ例外をスローするのでデータを非同期に読み込んでエラーを処理できますここではローカルファイルから名前を取得してRobotNamerを作成するので外部サーバにはアクセスしません

重要なのはプレビューシステムがこのデータをキャッシュするため同じ型のすべてのモディファイアについてこのメソッドが1回しか呼び出されないことです

2つ目の要件はbodyメソッドです bodyメソッドを使用するとプレビューを共有コンテキストでラップできますここではenvironmentモディファイアを使用してRobotNamerを渡します

モディファイアを定義したらあとは特性を使ってプレビューに提供するだけですただしこのモディファイアを何度も使うので PreviewTraitで extensionを定義して呼び出し側のコードを減らしますあとはプレビューを作成するだけです

この場合は比較的シンプルですが例えば SwiftDataの ModelContainerを使ってプレビュー間でデータを共有する必要がある場合 PreviewModifierは特に役に立ちます

これらのAPIだけでなく今年はPreviewsのパフォーマンスと基盤が大きく進歩しました新しい実行エンジンにより Previewsはこれまで以上に高速になりました

コンパイラビルドシステムオペレーティングシステムの進化により Previewsはプロジェクトで同じビルド製品を使用しプログラムをその場で再アセンブルするので別のコピーを作成する必要がなくなりました Previewsはビルドに関する今年の改善点の1つです他の改善点について Jakeに説明してもらいますありがとう Daisy ではビルドについて説明します

Xcode 16では明示的なモジュールによりビルドが飛躍的に向上しますこの機能は並列処理の向上より優れた診断機能デバッグの高速化をコードを1行も変更せずに実現します

この信じられない機能はどう使うのでしょう CとObjective-Cでは明示的なモジュールはデフォルトでオンになっています Swiftの場合オプトインが必要です試してみましょう

に移動して

を有効にします

ビルドを開始します

ところで Xcode 16でのSwiftパッケージ統合の改善に伴い最初にパッケージの依存関係が解決されるまで待たなくてもビルドをキューに入れることができます素晴らしいですねでは今何が起きているのでしょうか明示的なモジュールを使用すると Xcodeは各コンパイル単位の処理を 3つのフェーズに分解します

スキャンモジュールのビルドそして元のコードのビルドです

最初の2つのフェーズはビルドログにとコマンドまたはコマンドとして表示されます以前これらの操作はソースファイルのコンパイルの一部として暗黙的に実行されていました今回の改善でビルドの内容がより詳細になり並列処理が改善されモジュールの問題でビルドに失敗した場合のエラーメッセージもわかりやすくなりました

明示的なモジュールはビルドタイムラインにも反映されますこれによりビルドプロセスで時間がかかっている場所を確認しやすくなりビルドの最適化に役立ちます

詳細は「Demystify explicitly built modules」をご覧ください

さてコードを書いてビルドしたのでデバッグしてみましょう

最初にビルドプロセスでデバッグを改善するいくつかの方法を説明します明示的なモジュールを使うと式の評価時に lldbがビルド出力を再利用できデバッグが高速になりますまた macOS、Sequoia、iOS 18を展開ターゲットとしてビルドする時 DWARF5がデフォルトのデバッグシンボルフォーマットになりました DWARF5では dSYMバンドルが小さくなりシンボル検索が高速になります

Xcode 16での実行時 Thread Performance Checkerがさらに多くのことを行いますメインスレッドのハングや優先順位の逆転を検出するだけでなく過剰なディスク書き込みや低速なアプリ起動の診断が表示されるためアプリのパフォーマンス向上に役立ちます

Organizerにはアプリ起動の診断ログに関する新しいカテゴリが追加されていますユーザーデバイスでアプリの起動に時間がかかる場合最も処理が遅いコードパスのシグネチャが Xcodeに表示されるため影響が大きい問題の解決に優先的に取り組むことができます

ディスク書き込み診断に精通している方にはこの新しいアップデートを気に入ってもらえるでしょう Organizerでアプリのバージョン間で問題の影響がどのように変化したかを確認できるようになりました

ビューを開くと一部のシグネチャに上向き矢印が付いていますこれらの矢印はユーザーへの影響が大きい問題に優先順位を付けるのに役立ちます

問題をローカルで再現できなくてもコードのデバッグ中に Thread Performance Checkerは最も大きな問題をランタイムエラーとして表示し注目すべきコード行を正確に特定します

この例で Thread Performance Checkerはユーザーに影響がある問題を指摘していますこのビデオアセットをメインスレッドで読み込むべきではないようです

Xcodeを開いてブレークポイントを設定しこれを追跡します次に問題のあるファイルを開きます

ガターをクリックしてブレークポイントを設定し実行します

ブレークポイントに到達しましたこの呼び出し元をトレースしやすくするためにデバッグバーで Unified Backtrace Viewを有効にします

この新しい可視化によりコールスタックを追跡でき各フレーム内でスクロールして周囲のコードを確認できます

変数にカーソルを合わせて値を確認することもできます

Viewのbodyメソッドのコードに await呼び出しがあります

この呼び出しをトレースしましたアプリ内からの呼び出しです

このビデオプレーヤーの初期化関数は非同期のようで SwiftUI taskモディファイアから呼び出されているようですが外側のSwiftUIビューから @MainActorコンテキストを継承しメインスレッドでI/O実行しています nonisolatedを指定してこの問題を修正します

これでうまくいくはずです

Unified Backtrace View Thread Performance Checker 新しいOrganizerのレポートのおかげで Xcodeでは最も重要なことに集中できます新しいRealityKitデバッガを使うと 3Dアプリの開発もはるかに簡単になりますボタンをクリックして実行中のアプリのエンティティ階層のスナップショットをキャプチャし Xcode内で3Dを確認できますこのデバッガではエンティティとそのコンポーネントを表示して組み込みプロパティとカスタムプロパティの両方を確認できます

RealityKitデバッガや既存デバッガの詳細は「Break into the RealityKit debugger」「Run, break, and inspect: Explore effective debugging in LLDB」をご覧ください

次に Daisyがテストについて説明します

Jake ありがとうデバッグが開発中に問題を解決するのに役立つようにテストはアプリの新しい問題やバグの再発を検出する優れた方法です

Swift TestingはSwift言語の機能を活用した新しいフレームワークであり表現テストがより強力かつ簡潔になりますこれらのテストは既存のXCTestと組み合わせて利用できます Swift Testingの例を示します

私たちのチームはBOT-anistに新しい機能を追加していますロボットに新しい植え付けスタイルとアニメーション状態を追加しますまだテストが完了していません新しいテストを追加しましょう

まず testフォルダに新しいファイルを作成し PlantTestsという名前を付けます

テストを作成するため Testingフレームワークとアプリをインポートします次にplantingRosesという名前の関数を記述しますこの関数には好きな名前を付けることができます Swift Testingのすべての機能を活用するために必要なのは Testマクロを追加することだけです

Testマクロを追加するとすぐに Xcodeはこれがテストであると認識しナビゲータに表示されます

このテストではバラのデフォルトの植え付けスタイルが接ぎ木であることを確認しますまず rose型のPlantを作成します

次に rose型のPlantをもう1つ作成し明示的なスタイルとして接ぎ木を指定します

必要なものを記述できました最後にexpectマクロを使用して両者が同じことを確認しますこのマクロは任意のブール式を取りますこれを使って文字列や浮動小数点数などの型を検証できます

テストを実行しましょう

おやテストが失敗しましたテストはこの2つのバラが異なることを示していますエラーの説明では両者は同じように見えます同じ絵文字が表示されていますただし他のプロパティの状況がわかりません

Swift Testingでエラーのをクリックすると各値の追加情報が表示されるので詳細を確認できますなるほど植え付けスタイルが異なりますテストを作成してデフォルト値を確認し簡単に解決できました

.seedlingを .graftに修正しましょう

もう一度テストを実行してみます Quick Actionsを使用しますショートカットcommand + shift + Aで Quick Actionsを表示します

「test again」と入力してこのテストを再実行します

うまくいきました Testマクロは関数をテストに指定するだけではありません様々な特性を使って情報を追加したり動作を変更したりできます例えば表示名や引数をテスト関数に渡すことができます

このテストはロボットのアニメーションの状態マシンをチェックします

状態がcelebrateに移行するのを確認するのが目的です複数のテスト関数を記述する代わりに状態のリストをTestマクロに渡します状態をパラメータとして受け取る 1つのテスト関数を使います

パラメータ化したテストを実行します

Swift Testingでは指定された各引数を独自のテストケースとして並列に実行しますナビゲータに個々のケースが表示されどれが失敗したかを示してくれます植物のアニメーションの状態に問題があるようです有効な状態遷移として .celebrateを追加し忘れていました修正しましょう

隣にあるボタンを押すと失敗したケースだけを再実行できます

すべてのテストケースがパスしました XcodeにおけるSwift Testingのもう1つのメリットはタグによる整理です Swift Testingではタグを作成して様々なスイートのテストをグループ化できますこの機能を使うことで関連するテストを把握できますまず Tag型を拡張してカスタムタグplantingを含めます

次にラベルを付けたいテストの Testマクロにタグを追加しますこのテストに追加します

plantingRosesにも追加します

適用したタグはナビゲータのタグビューにグループ化されて表示されます

タグ内のすべてのテストを実行するには横にあるボタンをクリックしますタグを使うとテストプランからテストを除外することもできます

ナビゲータの一番上のを選択してテストプランに移動します

新しい植え付けとアニメーションの機能はまだ開発中ですこれらのテストの影響でCIが不安定になるのは避けたいですそこで機能が有効になるまでこの機能のタグを除外タグのリストに追加します

Swift Testingの詳細は「Meet Swift Testing」と「Go further with Swift Testing」をご覧ください

コードのデバッグとテストが完了しましたテストは高速ですがアプリは違うようです Jakeに見てもらいましょうありがとう Daisy テストを実行してアプリの機能を確認しましたですが実際に動かすと思っていたよりも起動に時間がかかることに気づきました

パフォーマンスの問題の診断に最適なツールはInstrumentsです XcodeのProfileアクションからアクセスできます Time Profiler Instrumentを使って Daisyが記録したアプリの起動のトレースがありますこのInstrumentはコードの CPU使用率を可視化し実行にかかった時間を測定できます実際に見てみましょう

CPU使用率が非常に高いですね初期の起動時に長時間ハングしていますこの場合の対処方法を説明します原因を理解するためにまず調査範囲をハング間隔に設定します

トレースの一部だけを見ているのでデータを分析してみましょう

問題を絞り込むために Instruments 16の新しいフレームグラフを使います Jump Barから起動できますフレームグラフはトレース実行の概要を示すもので問題を一目で特定できます実行間隔はトレース中にかかった時間の割合によって重み付けされ左から右へソートされますつまりグラフの左側には最も多く実行されるコードが常に表示されますプログラムの実行内容を見てみましょう

実行時間のほとんどがこの読み込み関数にかかっているようです

この関数はSwiftUI Viewの bodyから呼び出されていますここに問題があるようです

このフレームを右クリックしてを選択しますコードに直接移動できます

なるほど問題がわかりました大量のアセットをループ内で順に読み込んでメインスレッドで実行していますこれはよくありませんタスクグループを使って読み込みを並列処理しましょうこの作業の実行はそれが属するバックグラウンドに移動されます

再ビルドします Instrumentsで新しいTime Profileを取得して効果があったか確かめます

いいですね起動が非常に高速になりましたフレームグラフでわかるようにアセットの読み込みが複数のバックグラウンドスレッドに分散されメインスレッドがブロックされません

フレームグラフはコールツリー木を使用するすべてのInstrumentで機能しますコールスタックを視覚的に確認するこの方法は問題の発見に有効でありアプリのプロファイルを定期的に取得するもう1つの理由です

これらはXcode 16の魅力的な新機能のほんの一部ですここで説明した内容や高速なUIプレビュー強化されたC++ランタイムローカリゼーションワークフローなどの改善点の詳細は developer.apple.comでリリースノートをご覧ください Xcode 16をダウンロードして試すこともできますありがとうございました WWDCをお楽しみください

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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