使用Kitura在Swift中进行全栈编程

Swift成为了完全开放源代码（Apache 2.0许可）项目，并且走得更远，这使得Swift不仅可以在Darwin设备上运行，而且可以在Linux和其他平台（例如Android，raspberry-pi，大型机）上运行。所有繁重的工作都是由Swift社区完成的，以使Swift可以在Linux和多个平台上使用，并且还在不断增长。这意味着在大多数平台上都可以使用Foundation API，Swift语言，所有标准库以及用于并发的Dispatch。现在大约有数十种可用的框架，包括IBM的Kitura，PerfectlySoft的Perfect，基于Swift语言的Q理论的Vapor。

为什么选择Swift？

Swift是Java之类的高性能语言
Swift的内存使用率低
重用客户端代码，工作空间，工具和组件可以加快开发速度并提高生产率

IBM的Kitura

Kitura是使用IBM开发的Swift语言编写的服务器端模块化框架。 Swift语言主要用于为Apple App Store创建基于iOS的应用程序。开发人员必须为Java，Python，Ruby等后端编程选择不同的语言，基于Swift的客户端可以将其连接以进行CRUD操作。 Kitura使iOS开发人员更容易使用一种语言进行前端和后端编程，并创建完整的应用程序。

Kitura框架的重点

基于模块化和打包的Web框架
开箱即用，并利用Foundation API在macOS和Linux上创建应用程序。
Swift具有高性能，安全性和表现力，因此具有Kitura的特质。
轻松部署到IBM Bluemix和Watson集成等云平台，以创建Cognitive应用程序。
Xcode支持可实现更快，更轻松的开发
Yeoman生成器可在几分钟内创建和部署您的应用

全栈演示

使用ServerSide Kitura，IBM Watson和IoT平台控制由PI驱动的机器人

我们将为Raspberry PI驱动的机器人创建一个Remote，并使用服务器端Kitura作为中间件。该机器人还将与Watson Text-To-Speech服务集成在一起。遥控器将能够控制机器人的两件事：

输入文字让机器人说出来
选择一种颜色让机器人闪烁

建筑

遥控器使用swift构建并运行在iOS设备上。RobotRemote Control应用程序使用公开的REST API与基于Kitura的服务器进行通信。该服务器具有CRUD API以及一个接受远程输入并将其发送到IBM IoT平台的API。服务器上的API从远程应用程序接收JSON数据，并以MQTT消息的形式发布到IoT平台。服务器使用Aphid MQTT客户端将消息发布到IBM IoT平台上的某个主题。该机器人是使用raspberry-PI构建的。 LED和扬声器已连接到raspberry-PI。 PI运行一个nodejs应用程序，该应用程序正在侦听来自IoT平台的MQTT消息，该主题与基于Kitura的服务器发布消息的主题相同。接收到MQTT消息后，将使用Watson开发人员云SDK将接收到的文本转换为语音，并将其通过管道传输到安装在raspberry-PI中的扬声器。树莓派PI还运行Python代码，将正确的颜色信号发送到LED，使其闪烁。

创建远程机器人服务器

先决条件：

确保已安装Node.js 8.0：
节点— v
如果未安装Node.js，则可以下载并安装它：
https://nodejs.org/download/release/v8.0.0/node-v8.0.0.pkg
安装Yeoman：
npm install -g yo
安装Swift Server Generator：
npm install -g generator-swiftserver

生成Swift服务器

您可以立即生成swift服务器，如下图所示。一旦有了脚手架，就可以开始创建自己的路线和路线逻辑。

创建模型对象

您可以再次使用生成器来创建应用程序所需的模型对象，如图所示。

生成的代码

这将为模型对象生成CRUD API，并且位于Generated目录中。 RobotContentResource包含可访问的CRUD API的路由器。默认情况下，API将通过路径公开

  / api / RobotContents 
  / api / RobotContents /：id

该项目具有Application.swift类，该类为服务器启动设置了初始配置。它公开创建要创建的路由的路由器对象，一个ConfigurationManager来聚合来自不同来源的配置属性，包括命令行参数，环境变量，文件，远程资源和原始对象以及服务器将运行的端口。完成所有设置后，Main.swift类将初始化路由器和其他配置，并分别使用initialize（）和run（）方法运行服务器。

 进口基金会 
 进口Kitura 
 导入LoggerAPI 
 导入配置 
 导入生成 
 导入CloudFoundryConfig 
 导入SwiftMetrics 
 导入SwiftMetricsDash

 公共让路由器= Router（） 
 公共让经理= ConfigurationManager（） 
 公共变量端口：整数= 8080

 公共函数initialize（）抛出{

  manager.load（文件：“ config.json”，relativeFrom：.project） 
  .load（.environmentVariables）

 端口= manager.port

 让sm =试试SwiftMetrics（） 
 让_ =试试SwiftMetricsDash（swiftMetricsInstance：sm，端点：路由器）

  router.all（“ / *”，中间件：BodyParser（）） 
  router.all（“ /”，中间件：StaticFileServer（））

 尝试initializeCRUDResources（管理器：管理器，路由器：路由器）

  initializeSwaggerRoute（路径：ConfigurationManager.BasePath.project.path +“ /definitions/Remote-Robot.yaml”） 
  router.get（“ / health”）{请求，响应，_ in 
 尝试response.send（json：[“ status”：“ UP”]）。end（） 
  } 
  }

 公共功能run（）引发{ 
  Kitura.addHTTPServer（onPort：端口，with：路由器） 
  Kitura.run（） 
  }

该应用程序使用HeliumLogger进行日志记录，使用SwiftMetrics显示有关服务器内存和cpu使用情况的度量标准，使用CloudConfigurations部署到IBM Bluemix平台，以及使用Kitura进行服务器端开发。这些依赖关系是从Package.swift中的Swift Package Manager管理的，您想要使用的任何其他依赖关系都可以在此处添加。

 导入PackageDescription

 让包=包（ 
 名称：“远程机器人”， 
 目标：[ 
  Target（名称：“ Application”，依赖项：[.Target（name：“ Generated”）]）， 
 目标（名称：“远程机器人”，依赖项：[。目标（名称：“应用程序”）]） 
  ]， 
 依赖项：[ 
  .Package（URL：“ https://github.com/IBM-Swift/Kitura.git”，majorVersion：1，minor：7）， 
  .Package（URL：“ https://github.com/IBM-Swift/HeliumLogger.git”，majorVersion：1，minor：7）， 
  .Package（URL：“ https://github.com/IBM-Swift/CloudConfiguration.git”，majorVersion：2）， 
  .Package（URL：“ https://github.com/RuntimeTools/SwiftMetrics.git"，majorVersion：1）， 
  .Package（URL：“ https://github.com/IBM-Swift/Aphid.git”，majorVersion：0） 
  ]， 
 排除：[“ src”] 
  ）

生成并运行

您可以从Xcode生成并运行生成的应用程序。默认情况下，该应用程序侦听端口8080。有内置的仪表板是应用程序生成的一部分。

Swift Metrics仪表板-您将能够监视传入的请求，响应时间，CPU利用率和内存占用量。
Swagger API Explorer-您将能够查看所有API定义，并且还可以使用仪表板测试API

可以使用URL http：// localhost：8080 / swiftmetrics-dash /访问Swift Metrics仪表板

生成的应用程序具有集成了Swagger的API资源管理器，可以通过URL http：// localhost：8080 / explorer /在浏览器中进行访问

创建路线

让我们创建自己的路由，以接收来自机器人远程控制UI的POST请求。 Router（）对象具有GET，PUT，POST，DELETE方法来创建自己的路由，这些路由将PATH作为参数并公开请求，响应和下一个变量，如以下代码所示：

 进口基金会 
 进口Kitura 
 导入LoggerAPI 
 导入氦气记录仪 
 进口申请 
 导入SwiftyJSON 
 导入生成

 私有let路径=“ / api / IoT / RobotContent”

 做{

  HeliumLogger.use（LoggerMessageType.info） 
 尝试initialize（） 
  //创建路由以将RobotContent发送到MQTT平台 
  router.post（path）{请求，响应，下一个 
  Log.debug（“ POST \（path）”） 
 守卫let contentType = request.headers [“ Content-Type”]， 
  contentType.hasPrefix（“ application / json”）其他{ 
  response.status（.unsupportedMediaType） 
  response.send（json：JSON（[“错误”：“请求内容类型必须是application / json”]）） 
 返回next（） 
  } 
 警卫队.json（let json）？  = request.body else { 
  response.status（.badRequest） 
  response.send（json：JSON（[“错误”：“请求正文无法解析为JSON”]）） 
 返回next（） 
  } 
 做{ 
 让模型=试试RobotContent（json：json） 
  //调用远程服务 
 尝试RemoteRobotService（）。sendRobotContent（model：model） 
  // 
  response.send（json：model.toJSON（）） 
 下一个（） 

  }将let错误捕获为ModelError { 
  response.status（.unprocessableEntity） 
  response.send（json：JSON（[“ error”：error.localizedDescription]）） 
 下一个（） 
  } { 
  Log.error（“ handleCreate期间发生InternalServerError：\（错误）”） 
  response.status（.internalServerError） 
 下一个（） 
  } 
  } 
 尝试运行（）

  }捕获让错误{ 
  Log.error（error.localizedDescription） 
  }

从远程UI收到请求后，您可以将其保存到数据库中，或者在我们的情况下，数据作为MQTT消息发布到IoT平台。用于将MQTT消息发布到IBM IoT平台的模块是IBM开发的Aphid Client。下列类将JSON作为MQTT消息发送到IoT平台。

 进口基金会 
 进口蚜虫 
 导入生成

 公共类RemoteRobotService { 
 公共功能sendRobotContent（model：RobotContent）抛出{ 
 让客户端= MQTTConnection（） 
 尝试client.connect（） 
  client.publish（主题：Credentials.IOT_TOPIC，withMessage：model.toJSON（）。rawString（）！） 

 而config.status == ConnectionStatus.connected { 
 睡眠（10） 
  } 
  } 
  }

要建立与IoT平台的MQTT连接，我们需要在设备注册后使用IBM IoT平台的凭证。以下Swift类有助于创建MQTT连接。

 进口基金会 
 进口蚜虫

 类MQTTConnection：蚜虫，MQTTDelegate { 

 在里面（） { 
  super.init（clientId：Credentials.IOT_CLIENT，cleanSess：true，用户名：Credentials.API_KEY，密码：Credentials.API_TOKEN，主机：Credentials.IOT_HOST，端口：Int32（Credentials.IOT_PORT）） 
  super.delegate =自我 
  } 

  func didConnect（）{ 
 打印（“已连接！”） 
  } 
  func didLoseConnection（错误：错误？）{ 
 打印（“连接丢失”，错误！） 
  } 

  func didCompleteDelivery（令牌：字符串）{ 
 打印（令牌） 
  } 

 公共功能didReceiveMessage（topic：String，message：String）{ 
 打印（主题，消息） 
  } 
  }

确保在Credentials.swift对象中替换您的IoT平台凭据

 公共结构凭证{ 
  //来自bluemix的IOT设备凭证 
 公共静态let API_KEY =“ ” 
 公共静态let API_TOKEN =“ ” 
 公共静态让IOT_CLIENT =“ a：：RemoteRobot” 
 公共静态让IOT_HOST =“  .messaging.internetofthings.ibmcloud.com” 
 公共静态让IOT_PORT = 1883 
 公共静态让IOT_TOPIC =“ iot-2 / type /  / id /  / evt /  / fmt / json” 

  }

准备好所有代码库之后，您可以通过编辑方案选择项目为可执行文件并运行来从Xcode启动服务器。您将看到该项目在端口8080上运行，并且可以访问上述URL。

运行机器人遥控器

从此处的GitHub存储库中克隆远程UI代码：并运行该代码。运行代码后，您将看到以下输出UI。远程UI基本上通过访问REST-ful API http：// locahost：8080 / api / IoT / RobotContent将文本和blinkColor发送到swift服务器

设置IBM BlueMix

使用控制台在IBM BlueMix中设置IoT平台，以获取要在您的应用程序中使用的凭证
设置Watson Text-To-Speech并保存凭据以在您的应用程序中使用

创建Raspberry-PI驱动的机器人

我们将创建一个机器人，该机器人可以说话并闪烁连接到它的LED。该机器人由Raspberry-PI驱动。为此，我们需要

可以使用音频插孔连接的任何扬声器（https://www.adafruit.com/product/1669）
NeoPixel扩散8mm通孔LED — 5件装（https://www.adafruit.com/product/1734）

有关安装和配置的信息，请参见以下针对tjBOt进行配置的说明https://github.com/ibmtjbot/tjbot

下一步是编写[highlight] nodejs [/ highlight]代码，该代码订阅Swift服务器已发布到的IoT平台中的主题。以下[highlight] nodejs [/ highlight]代码使用npm MQTT客户端（Watson开发人员SDK）连接到IoT平台，以连接到Watson Text-to-Speech服务，以将文本转换为声波。

  //实例化我们的TJBot！ 
  var tj = new TJBot（hardware，tjConfig，Credentials）; 
  //关闭LED 
  tj.shine（'off'）;

  mqtt_client.on（'connect'，function（）{ 
  mqtt_client.subscribe（渠道，功能（错误，已授予）{ 
 如果（错误）{ 
  console.log（err）; 
  } 
  console.log（已授予）; 
  }）; 
  }）;

  mqtt_client.on（'message'，function（topic，message）{ 
  var contentForRobot = JSON.parse（消息） 
  var text = contentForRobot.text 
  var ledColor = contentForRobot.blinkColor

  console.log（“ Text：” + text）; 
  console.log（“ blinkColor：” + ledColor）; 

  //调用watson api并播放声音。 
 如果（文本）{ 
  playTextToTheSpeaker（text）; 
  }

  //发送信号使颜色发光 
  if（ledColor）{ 
  tj.shine（ledColor.toLowerCase（）） 
  } 
  }）;

  const textToSpeech =新的TextToSpeechV1（ 
  { 
  //如果此处未指定，SDK将退回到TEXT_TO_SPEECH_USERNAME和TEXT_TO_SPEECH_PASSWORD 
  //环境属性，然后是Bluemix的VCAP_SERVICES环境属性 
 用户名：凭据。TEXT_TO_SPEECH_USERNAME， 
 密码：凭据。TEXT_TO_SPEECH_PASSWORD 
  } 
  ）;

  / ** 
 这会调用带有文字的watson服务并播放给扬声器 
  ** / 
 函数playTextToTheSpeaker（text）{ 
  const reader =新的wav.Reader（）;

  //“格式”事件在WAVE标头的末尾发出 
  reader.on（'format'，function（format）{ 
  //从阅读器的输出中剥离WAVE标头 
  reader.pipe（新的Speaker（格式））; 
  }）;

  textToSpeech.synthesize（{text：text，accept：'audio / wav'}）。pipe（reader）; 
  }

要正确使用Watson开发人员云sdk将Watson Text-To-Speech的输出传递到扬声器，需要以下依赖项。

以及遵循Bluemix平台的凭证。替换在Credentials.js文件中找到的详细信息。

  module.exports = { 
  IOT_API_KEY：“ ”， 
  IOT_AUTH_TOKEN：''， 
  IOT_ORG：''， 
  IOT_DEVICE_TYPE：“ ”， 
  IOT_DEVICE_ID：“ ”， 
  TEXT_TO_SPEECH_USERNAME：“ ”， 
  TEXT_TO_SPEECH_PASSWORD：'' 
  }

安装依赖项并使用以下命令启动nodejs应用程序

  npm安装 
 节点index.js

该应用程序开始在IoT平台中侦听该主题，并且当该主题接收到MQTT消息时，此nodejs应用程序将接收JSON，该JSON调用Watson开发人员云“文本到语音”，并将响应路由到发言人。您可以从机器人听到您在UI中键入的内容。 Node.js应用程序还使用tjbot库以选定颜色发光LED。所选颜色是主题的响应。以下是nodeJs应用程序接收到的主题的输出。

  { 
  “ text”：“您好，来自远程客户端”， 
  “ blinkColor”：“绿色” 
  }

吉布

请在此处找到所有3个组件的GitHub存储库。您只需要添加凭据并运行每个组件即可查看输出。

优酷

参考链接

Kitura.io
GitHub上的Kitura
IBM Watson SDK
蚜虫MQTT
Swift在IBM Slack社区

使用Kitura在Swift中进行全栈编程

为什么选择Swift？

IBM的Kitura

Kitura框架的重点

全栈演示

使用ServerSide Kitura，IBM Watson和IoT平台控制由PI驱动的机器人

建筑

创建远程机器人服务器

先决条件：

生成Swift服务器

创建模型对象

生成的代码

生成并运行

创建路线

运行机器人遥控器

设置IBM BlueMix

创建Raspberry-PI驱动的机器人

吉布

优酷

参考链接

服务器端Swift-快速入门

服务器端Swift简介（工具和框架）

具有Kitura编码路由的服务器端Swift CRUD API

服务器端Swift的火焰图

如何在Amazon AWS上部署Swift后端

顶级服务器端Swift框架与Node.js的基准测试

Heroku上Kitura入门

IBM Kitura Bluemix-XCode设置

通过Swift Package Manager生成Xcode项目

服务器端Swift与Kitura和Bluemix –编码自我–中