watchOS: základy vývoje pro Apple Watch se SwiftUI

Co je watchOS?

watchOS — operační systém pro chytré hodinky Apple, založený na jádře XNU Darwin. Poprvé vydán 24. dubna 2015 spolu s Apple Watch Series 0. Systém je postaven na stejné architektuře jako iOS, ale optimalizován pro malý displej (1,5 až 1,9 palce), omezenou paměť (až 1 GB RAM v Series 9) a minimální spotřebu energie.

Podle StatCounter (2026) zaujímá watchOS přibližně 55 % trhu operačních systémů pro chytré hodinky, čímž předčí Wear OS a proprietární systémy čínských výrobců. Apple vydává každoročně hlavní aktualizace watchOS a podporuje hodinky až 5 let od uvedení.

Klíčová vlastnost watchOS — závislost na iPhonu. Většina aplikací používá Watch Connectivity pro synchronizaci dat. Od watchOS 6 si hodinky mohou instalovat aplikace přímo z App Store, ale plná autonomie bez iPhonu je podporována až od watchOS 9.

Historie verzí watchOS

První verze Watch OS 1.0 nepodporovala aplikace třetích stran — pouze předinstalované aplikace Apple. watchOS 2 (2015) otevřel SDK pro vývojáře. watchOS 3 (2016) zrychlil spouštění aplikací 7krát. watchOS 6 (2019) představil App Store na hodinkách. watchOS 9 (2022) přidal léky a vylepšené sledování spánku. watchOS 10 (2023) se stala největší aktualizací rozhraní od uvedení.

Architektura watchOS

Architektura watchOS se skládá ze tří vrstev, které izolují hardware od uživatelských aplikací. Na rozdíl od iOS používá watchOS komponentový přístup: aplikace se skládá ze dvou cílů — rozšíření (extension) a hostitele na iPhonu.

Jádro a systémové služby

Spodní vrstva — modifikované jádro XNU s ovladači pro čipy S4/S5/S6/S7/S8/S9 Apple. V Apple Watch Series 9 je použit S9 SiP s 5,6 miliardami tranzistorů a 4jádrovým Neural Engine. Systémové služby zahrnují Core Bluetooth, Watch Connectivity, HealthKit a Core Motion. Všechny úlohy na pozadí jsou spravovány BGTaskSchedulerem — systémovým plánovačem optimalizujícím spotřebu energie.

WatchKit — aplikační vrstva

WatchKit — framework pro vytváření rozhraní aplikací watchOS. Zahrnuje WKInterfaceController, WKInterfaceGroup, WKInterfaceLabel a WKInterfaceButton. Od watchOS 6 Apple doporučuje SwiftUI místo WatchKit. SwiftUI poskytuje stejné možnosti, ale s deklarativní syntaxí a automatickou adaptací na velikost obrazovky: 38 mm (272×340), 42 mm (312×390), 40 mm (324×394), 44 mm (368×448), 45 mm (396×484), 49 mm (410×502 u Apple Watch Ultra).

Režimy na pozadí a spotřeba energie

watchOS omezuje práci aplikací na pozadí pro úsporu baterie. Dostupné režimy na pozadí: Workout (tréninky), HealthKit (monitorování zdraví), Location (geolokace), Audio (audio přehrávač) a Complication (data na ciferníku). Každý režim vyžaduje samostatnou capability v entitlements. Typická spotřeba energie: aktivní aplikace — 50-80 mA, režim na pozadí — 5-15 mA, pohotovostní režim — 1-3 mA.

import BackgroundTasks
import WatchKit

/// Plánování aktualizace dat na pozadí na watchOS
class BackgroundTaskManager: NSObject {

    func scheduleBackgroundRefresh() {
        let request = BGAppRefreshTaskRequest(identifier: "com.example.refresh")
        request.earliestBeginDate = Date(timeIntervalSinceNow: 30 * 60)

        try? BGTaskScheduler.shared.submit(request)
    }

    func handleAppRefresh(task: BGAppRefreshTask) {
        task.expirationHandler = { task.setTaskCompleted(success: false) }

        DataService.shared.fetchData { result in
            switch result {
            case .success:
                ComplicationController.reloadComplications()
                task.setTaskCompleted(success: true)
            case .failure:
                task.setTaskCompleted(success: false)
            }
        }
    }
}

/// Registrace úlohy na pozadí ve WKExtensionDelegate
class ExtensionDelegate: NSObject, WKExtensionDelegate {
    let manager = BackgroundTaskManager()

    func handle(_ backgroundTasks: Set<WKBackgroundTask>) {
        for task in backgroundTasks {
            switch task {
            case let refreshTask as BGAppRefreshTask:
                manager.handleAppRefresh(task: refreshTask)
            default:
                task.setTaskCompleted(success: false)
            }
        }
    }
}

BGTaskScheduler zaručuje, že úlohy na pozadí jsou prováděny v optimálních okamžicích — když jsou hodinky na nabíječce a připojeny k iPhonu. WKExtensionDelegate zpracovává příchozí úlohy na pozadí a aktualizuje data na ciferníku. ComplicationController.reloadComplications aktualizuje widgety na vybraném ciferníku.

watchOS 10: Smart Stack a Double Tap

watchOS 10 — největší aktualizace rozhraní v historii platformy, vydaná v září 2023. Systém přešel od hierarchické navigace k navigaci orientované na obsah: hlavní obrazovkou se stal Smart Stack — inteligentní zásobník widgetů, který nahradil dok aplikací.

Smart Stack

Smart Stack — vertikální seznam widgetů zobrazený pod ciferníkem. Widgety jsou řazeny podle kontextu: ráno se zobrazuje počasí a kalendář, během dne — aktivita a připomínky, večer — meditace a příprava na spánek. Vývojář může přidávat vlastní widgety prostřednictvím WidgetKit pro watchOS s použitím stejných API jako pro iOS 17.

Double Tap

Double Tap — gesto spojení ukazováčku a palce, rozpoznávané akcelerometrem a gyroskopem bez dotyku obrazovky. V Apple Watch Series 9 a Ultra 2 je gesto prováděno na hardwarové úrovni prostřednictvím Neural Engine. Vývojář obdrží událost přes UIDoubleTapGestureRecognizer nebo přes SwiftUI modifikátor .onTapGesture(count: 2). Gesto nevyžaduje kalibraci a funguje v libovolné orientaci ruky.

Nová API pro vývojáře

watchOS 10 představil: SwiftUI Animation s podporou Spring a Keyframe animací, MapKit pro zobrazení map na hodinkách, VideoPlayer pro přehrávání krátkých videí (do 30 sekund), vylepšený VoiceOver s gesty a nové navigační paradigma NavigationStack místo NavigationView.

SwiftUI pro Apple Watch

SwiftUI — hlavní framework pro vývoj rozhraní na watchOS. Apple doporučuje SwiftUI pro všechny nové projekty od watchOS 7. SwiftUI pro hodinky používá stejné principy jako pro iOS, ale s modifikátory a komponentami specifickými pro watchOS.

Komponenty SwiftUI specifické pro watchOS

SwiftUI pro watchOS zahrnuje: TabView se stylem page pro swipe mezi obrazovkami, DigitalCrownRotation pro zpracování otáčení korunky, SceneStorage pro ukládání stavu mezi spuštěními, WKNotificationScene pro vlastní oznámení a ComplicationDescriptor pro data na ciferníku.

import SwiftUI
import HealthKit

/// Aplikace watchOS pro monitorování pulsu
@main
struct HeartMonitorApp: App {
    var body: some Scene {
        WindowGroup {
            ContentView()
        }
        WKNotificationScene(
            controller: NotificationController.self,
            category: "heartAlert"
        )
    }
}

struct ContentView: View {
    @State private var heartRate: Double = 0
    private let healthStore = HKHealthStore()

    var body: some View {
        TabView {
            HeartRateView(rate: heartRate)
                .tabItem { Label("Puls", systemImage: "heart.fill") }

            StepsView()
                .tabItem { Label("Kroky", systemImage: "figure.walk") }

            SettingsView()
                .tabItem { Label("Nastavení", systemImage: "gear") }
        }
        .tabViewStyle(.page)
        .onAppear(perform: setupHealthKit)
    }

    private func setupHealthKit() {
        guard HKHealthStore.isHealthDataAvailable() else { return }
        let heartType = HKQuantityType(.heartRate)

        healthStore.requestAuthorization(toShare: nil, read: [heartType]) { success, error in
            guard success else { return }
            startHeartRateQuery()
        }
    }

    private func startHeartRateQuery() {
        let heartType = HKQuantityType(.heartRate)
        let query = HKObserverQuery(sampleType: heartType, predicate: nil) { _, _, error in
            guard error == nil else { return }
            fetchLatestHeartRate()
        }
        healthStore.execute(query)
    }

    private func fetchLatestHeartRate() {
        let heartType = HKQuantityType(.heartRate)
        let sort = NSSortDescriptor(key: HKSampleSortIdentifierStartDate, ascending: false)
        let query = HKSampleQuery(sampleType: heartType, predicate: nil,
                                    limit: 1, sortDescriptors: [sort]) { _, samples, _ in
            guard let sample = samples?.first as? HKQuantitySample else { return }
            let rate = sample.quantity.doubleValue(for: HKUnit(from: "count/min"))
            DispatchQueue.main.async { heartRate = rate }
        }
        healthStore.execute(query)
    }
}

struct HeartRateView: View {
    let rate: Double

    var body: some View {
        VStack(spacing: 12) {
            Image(systemName: "heart.fill")
                .foregroundStyle(.red)
                .font(.system(size: 48))
                .symbolEffect(.pulse)

            Text("\(Int(rate))")
                .font(.system(.title, design: .rounded))
                .contentTransition(.numericText())
                .bold()

            Text("bpm")
                .font(.caption)
                .foregroundStyle(.secondary)
        }
    }
}

Aplikace HeartMonitorApp demonstruje typickou strukturu aplikace watchOS ve SwiftUI: TabView se stylem page pro swipe mezi obrazovkami, integraci s HealthKit pro čtení pulsu v reálném čase, WKNotificationScene pro zpracování oznámení. SymbolEffect s pulse animací využívá hardwarové zrychlení Neural Engine pro plynulou animaci bez zatížení CPU.

Digital Crown a gesta

Digital Crown — korunka na bočním panelu Apple Watch. SwiftUI poskytuje DigitalCrownRotation pro připojení hodnoty k otáčení korunky. Modifikátor přijímá binding, rozsah a krok. Gesta: tap (dotyk), longPress (dlouhé stisknutí), swipe (přejetí) a pan (tažení) — vše standardní pro SwiftUI a přizpůsobené velikosti obrazovky hodinek.

WatchKit a komponenty aplikace watchOS

WatchKit — původní framework pro watchOS používající přístup UIKit. Přestože Apple doporučuje SwiftUI, WatchKit zůstává relevantní pro starší projekty a specifické úkoly: komplexní animace na WKInterfaceGroup a integrace se SiriKit.

Struktura aplikace watchOS

Aplikace pro watchOS se skládá ze dvou cílů: WatchKit Extension (logika a rozhraní) a iOS Companion App (nastavení a synchronizace). Od Xcode 15 je možné vytvořit samostatnou aplikaci bez iOS společníka. Rozhraní je popsáno v Interface.storyboard (WatchKit) nebo programově přes SwiftUI.

Complications — data na ciferníku

Complication — widget zobrazující data na ciferníku Apple Watch. Vývojář implementuje protokol CLKComplicationDataSource a poskytuje šablony pro různé typy ciferníků (circular, rectangular, modular, extraLarge). watchOS 10 podporuje ComplicationDescriptor — zjednodušené API pro SwiftUI. Data jsou aktualizována prostřednictvím Background Tasks s periodou až 30 minut.

Integrace s iPhonem přes Watch Connectivity

Watch Connectivity — framework pro výměnu dat mezi Apple Watch a iPhonem přes Bluetooth nebo Wi-Fi. Jediný způsob komunikace mezi spárovanými zařízeními. WCSession — centrální třída spravující relaci. iOS aplikace a rozšíření watchOS musí implementovat WCSessionDelegate.

Metody přenosu dat

Watch Connectivity poskytuje čtyři metody přenosu dat: sendMessage — okamžité odeslání s potvrzením (funguje pouze když jsou obě aplikace aktivní), transferUserInfo — doručení datového slovníku na pozadí, transferFile — přenos souborů s metadaty, updateApplicationContext — synchronizace sdíleného stavu. Všechny metody zaručují doručení při obnovení připojení.

import WatchConnectivity

/// Správce synchronizace mezi iPhonem a Apple Watch
final class ConnectivityManager: NSObject, WCSessionDelegate {

    static let shared = ConnectivityManager()
    private let session = WCSession.default

    override private init() {
        super.init()
        session.delegate = self
        session.activate()
    }

    // MARK: — Odeslání dat z iPhonu na hodinky
    func sendWorkoutData(_ data: [String: Any]) {
        guard session.isReachable else {
            // Pokud hodinky nejsou k dispozici — uložit do kontextu
            try? session.updateApplicationContext(data)
            return
        }
        session.sendMessage(data, replyHandler: nil) { error in
            print("Send error: \(error.localizedDescription)")
        }
    }

    // MARK: — Příjem dat na hodinkách
    func session(_ session: WCSession,
                 didReceiveMessage message: [String: Any]) {
        DispatchQueue.main.async {
            NotificationCenter.default.post(
                name: NSNotification.Name("dataReceived"),
                object: message
            )
        }
    }

    func session(_ session: WCSession,
                 activationDidCompleteWith activationState: WCSessionActivationState,
                 error: Error?) {
        print("WCSession activated: \(activationState.rawValue)")
    }

    // Na watchOS není vyžadováno, ale povinné pro protokol
    func sessionDidBecomeInactive(_ session: WCSession) {}
    func sessionDidDeactivate(_ session: WCSession) {
        session.activate()
    }
}

ConnectivityManager implementuje singleton pro práci s WCSession. sendWorkoutData kontroluje isReachable: pokud jsou hodinky aktivní, data jsou odeslána okamžitě přes sendMessage; pokud ne — jsou uložena v applicationContext pro odložené doručení. onReceiveMessage na straně příjemce zpracovává příchozí zprávy a upozorňuje aplikaci přes NotificationCenter.

Výměna souborů a synchronizace

transferFile umožňuje přenos velkých objemů dat: obrázky, zvukové soubory, archivy. Maximální velikost souboru — 100 MB. Soubory jsou uloženy v adresáři Inbox na přijímajícím zařízení. transferUserInfo je vhodný pro JSON data do 100 KB. Všechny metody pracují na pozadí: pokud zařízení není k dispozici, přenos se zařadí do fronty a automaticky se obnoví po obnovení připojení.

Publikování aplikací watchOS

Publikování aplikace watchOS se řídí stejnými pravidly jako iOS: vyžaduje se předplatné Apple Developer Program ($99/rok) a absolvování moderace App Review. Aplikace se nahrává do App Store Connect jako součást iOS aplikace nebo jako samostatná aplikace.

Sestavení a distribuce

Aplikace watchOS může být dodávána dvěma způsoby: jako vestavěné rozšíření iOS aplikace (iOS app bundle obsahuje watchOS .app) nebo jako samostatná aplikace (stahuje se a funguje bez iPhonu). Pro samostatný režim je vyžadováno WKRunsIndependently = YES v Info.plist. Velikost aplikace watchOS je omezena na 50 MB pro stahování přes mobilní síť.

Požadavky App Review

Zvláštní požadavky pro watchOS: aplikace musí správně fungovat bez aktivního iPhonu (pokud je deklarována jako samostatná), rozhraní musí být čitelné bez zvětšení, všechny interaktivní prvky — nejméně 44 bodů velikosti. Zakázány jsou aplikace duplikující funkčnost vestavěných (např. měřič pulsu bez přidané hodnoty).