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開発からアプリストアまで一気に自動化!モバイルアプリのCI/CD徹底解説

 開発からアプリストアまで一気に自動化!モバイルアプリのCI/CD徹底解説

今回の「とことんDevOps勉強会」では、iOSやAndroidといったモバイルアプリのCI/CDの構築方法について紹介します。日本仮想化技術ではお客様からのご要望で、Flutterを使用したモバイルアプリのCI/CDの構築をGitHub Actionsを使って実現しました。ターゲットプラットフォームにおけるビルドやストアへの登録までをGitHub Actionsを使って実現する一連の流れを紹介します。
まだまだ情報が少ないモバイルアプリのCI/CDの実現方法を、試行錯誤しながらまとめ上げました。今回はそのノウハウを惜しげもなく公開してしまいます。皆様のご参加をこころよりお待ちしております。

とことんDevOps

September 29, 2022
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Transcript

  1. 開発からアプリストアまで一気に自動化!
    モバイルアプリのCI/CD
    徹底解説
    日本仮想化技術株式会社
    VirtualTech.jp
    2022/09/28
    1

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  2. 資料は後ほど公開します
    文字が多めです。公開資料は、読み物としてご活用ください。
    2

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  3. ● 本名: 石本 達也
    ● 日本仮想化技術(VTJ) DevOpsエンジニア
    ○ 長崎出身→福岡→東京
    ● 2012年10月〜 OSC福岡で初めて学生として参加し、オープンソースを知る
    ● 2015年04月  新卒として商社系の SIerに入社
    ○ SAPの導入支援&アドオン開発を担当
    ● 2017年07月  ベンチャー系の人材紹介会社に入社
    ○ 大手通信会社の案件でサービス開発 PJで要件調整やマルチベンダとの折衝や調整を担当
    ○ 社内に戻りディレクション業務と RPA開発チーム立ち上げをエンジニア兼務で担当
    ● 2022年01月  日本仮想化技術に入社(8ヶ月目)
    ○ 開発環境構築を「かんたん」に、開発サイクルとリリースを「はやく」
    ○ VS Codeを軸にした仕組み作りや自動化を中心に実験と検証
    ○ 得たナレッジや気づきを弊社で開発を進めているDevOps支援サービスを反映
    自己紹介
    3

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  4. DevOpsとは
    開発と運用が密に連携して協力しあう開発手法
    4

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  5. もう少し詳しく知りたい人向け
    5
    https://www.slideshare.net/ToruMiyahara/devops-251879644

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  6. DevOpsの4本柱
    • 文化
    • 仕組みを回していくうちに文化として受け
    入れて徐々に定着させていく
    • 自動化
    • 目の前の小さなが改善の積み上げよりも、
    仕組みから変えることで大きな改善に繋が
    ることも
    • メトリクス
    • ブラックボックス化したシステムを言い訳に
    せず、どんどん情報収集する仕組み作り
    • 共有
    • 自分自身で理解するよりも、他人に説明し
    て理解してもらうことの方が難しい
    • 自動化してツールとして共有することもあり
    6

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  7. モバイルアプリ開発を始めるには
    7

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  8. ● 開発対象のプラットフォームを決める
    ○ Apple、Android
    ● 開発手法を決める
    モバイルアプリ開発を始めるには
    開発手法 主な言語や技術 など メリット/デメリット
    ネイティブアプリ Apple:Objective-C、Swift
    Android:Java、Kotlin など
    ・パフォーマンスが高い
    ・AndroidとiOS向けに対応しようとすると両方で開発が
    必要
    クロスプラットフォームアプリ Flutter、React Native など ・両環境向けにビルド可能
    ・新機能や最新OSへの対応待ち期間がある
    ・端末固有機能に対応していないものある
    ハイブリッドアプリ JavaScriptやHTMLなどのWeb技術や
    WebViewなどを駆使して開発
    ・WebViewでできる範囲に限られる
    ・新機能や最新OSへの対応待ち期間がある
    ・端末固有機能に対応していないものある
    8

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  9. ネイティブアプリ開発
    9

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  10. ● Googleが開発している汎用モバイルOS
    ○ LinuxカーネルやOSSがベース
    ○ テレビ用: Android TV、自動車用: Android Auto、ウェアラブルデバイス用 : Wear OS など
    ● KotlinやJava などを使用して開発できる
    ● 2003年、携帯電話向けソフトウェアプラットフォームを開発するAndroid社を設立
    ○ アンディ・ルービンら 3名
    ● 2005年、GoogleがAndroid社を買収
    ● 2007年11月、携帯電話用ソフトウェアのプラットフォームとしてOHAからAndroidを発表
    ○ OHAは、規格団体のオープン・ハンドセット・アライアンスのこと
    ○ Apache License 2.0に基づいて配布
    ● Android 12が主流で最新バージョンとしてAndroid 13が出ている(2022/09/28時点)
    ● 仮想マシン
    ○ 〜Android 4.4は、基本的にはDalvik(ダルビック)仮想マシン (VM) 上で動作
    ■ 実行直前にネイティブコードに変換して動作させる JITコンパイル方式
    ○ Android 4.4 (KitKat) 〜は、仮想マシンAndroid Runtime (ART) 上で動作
    ■ 予め最初からネイティブコードに変換しておく (ahead-of-time; AOT)方式
    ■ AOTとインタープリタとJITをミックスしたハイブリッド方式 (Android 7.0〜)
    Androidとは
    11

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  11. 歴代のコードネーム
    12
    • 〜1.4まで
    • 通常のバージョニング
    • 1.1、1.2…
    • バージョン1.5から9まで
    • 頭文字がバージョンの発表順に CからPまでのアルファベット順で始まる菓子の名前
    • Androidロボットが各コードネームの菓子に扮していた
    • コードネームがエンドユーザー向けの製品別名として使われることもあった
    • Cupcake (1.5)、Donut (1.6)、Jelly Bean (4.1, 4.2, 4.3) など
    • バージョン10から
    • アルファベット1文字だけになった
    • コードネームはエンドユーザー向けの製品別名としては使われなくなっている

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  12. Android Studioとは
    13
    ● Googleが提供するAndroid向けアプリケーション開発用の統合開発環境(IDE)
    ○ JetBrains社が開発したIntelliJ IDEAをベース
    ○ プロジェクト作成からアプリ実行までを行うことができる
    ● 公式サイトからインストーラーを用いてインストール
    ● 2013年5月にGoogle I/Oで発表され、2014年12月にGA
    ○ EclipseとAndroid Development Tools(ADT)は、2015年にサポートが終了して役目を Android Studioに引き継いだ
    ● Android SDKやAndroid NDKなどが含まれている

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  13. • Android Software Development Kitの略
    • アプリケーション開発用ツールセット
    Android SDKとは
    14
    https://developer.android.com/studio/intro/update?hl=ja#sdk-manager
    Android SDK Build-Tools Android アプリをビルドするために必要なツール。
    Android SDK Platform-Tools Android プラットフォームに必要な各種ツール。
    (Android Debug Bridge(adb) など)
    Android SDK Tools ProGuard などの基本的なツール。
    Android Emulator 開発端末上でデバイスを動かすために必要なツール。
    Android Virtual Device(AVD)というPC上で動作する仮想デバイスとプラットフォームを組み合わせ
    てデバイスを動作させる
    Android SDK Platform プラットフォームをインストールしたり、削除したりできる
    (Android 12.0 (S) / APIレベル31 など)

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  14. • Android Debug Bridge(=adb)
    • 実機デバイス上で実行しながらPC上で
    デバッグすることができる仕組み
    • USBケーブル経由やWi-Fi経由などをサポート
    • 使用している実機のOSバージョンとAPIレベル
    に依存
    • 詳しくはこちら
    • 複数の実機デバイス不要で動作
    • 仮想デバイス(AVD)とOSバージョンやAPIレベ
    ルなどの組み合わせが自在
    • Android Virtual Device
    • 実機デバイスに比べると動作は重め
    • 詳しくはこちら
    Android Debug Bridge
    Android Debug BridgeとAndroid Emulator
    15
    Android Emulator

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  15. APIレベル
    • Android プラットフォームのバージョンごとに提供されるフレームワーク API のリビジョンを一意に識別す
    る整数値
    • Google側でサポートを求めるレベルが指定されてる
    16
    Google Play アプリの対象 API レベル要件 APIレベルとは

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  16. 17
    iOS / iPadOS / macOS / watchOS…

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  17. iOS / iPadOS / macOS / watchOS…とは
    18
    ● Appleが開発および提供するモバイルOS
    ● iOS
    ○ iPhone OSの略
    ○ iPhoneとiPod touch(2022/5/10に在庫限りで販売終了を発表)
    ○ 主流はiOS15でiOS16が最近リリースされた
    ● iPadOSは、iPad向け。macOSは、Macbook向け。watchOSは、Apple Watch向け....
    ● 開発言語は、SwiftやObjective-C
    ○ 新規開発ではSwiftが採用されることが多い?
    ○ 相互運用性が保証されているため、Swiftを使用したとしてもObjective-Cのライブラリを使用できる
    ● Swift UI
    ○ すべてのApple向けのアプリを単一のコードベースで開発できることを目的として開発された UI

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  18. Xcode / Xcode Cloud
    ● Xcode
    ○ Appleが開発および提供している統合開発環境(IDE)
    ■ Appleのパソコンでしか使えない
    ■ AppleプラットフォームでAppを開発、テスト、配信するために必要なものが全て含まれている
    ○ 最新バージョンは、Xcode14
    ○ Gitも一緒にインストールされる
    ○ App Storeからダウンロード
    ● Xcode Cloud(ベータ版)
    ○ Xcodeに組み込まれたCI/CDサービス
    ○ ビルドや複数の自動テストを並列実行、テスターへのAppの配信などが行える
    ○ 先日ベータ版の招待が届いたので、検証中
    19

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  19. サマリ
    20
    Android iOS/macOS/iPadOS…
    Kotlin(、Java) 開発言語 Swift(、Objective-C)
    Android Studio エディタ Xcode
    Android 12〜13 直近のバージョン iOS15〜16
    Android SDK、NDK SDK など iOS SDK、macOS SDK…
    エミュレーター 実行環境 シミュレーター
    レイアウトエディター UIツール デザインエディター
    内部テスト/外部テスト... テスト配信 TestFlight
    Google デベロッパー デベロッパー アカウント Apple デベロッパー
    aab 公開・配布可能なファイル形式 ipa
    Google Play Store ストア App Store
    Google Play Store Console 管理コンソール など Apple Developer Portal
    App Store Connect

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  20. デベロッパーアカウント
    21

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  21. • Google PlayでAndroidアプリを公開するため
    に必要
    • Googleアカウントがあればベータ版の使用は
    可能
    • Googleアカウントを使用して発行(登録料が1回
    限りでUS$25必要)
    • アカウントが発行されるとGoogle Play
    Consoleが使用できるようになる
    Google Play デベロッパー アカウント
    デベロッパー アカウント
    22
    Apple デベロッパー アカウント
    ● Apple StoreでiOSアプリを公開するために必要
    ● ベータ版の使用や各種ツール、情報提供を得る
    ために必要
    ● 高度な機能を備えたAppをビルドして配信する
    場合、Apple Developer Programが必要(年
    間登録料がUS$99必要)
    ● Apple Developer PortalとApp Store Connect
    が使用できるようになる

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  22. 公開・配布可能なファイル形式
    23

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  23. Android App Bundle(AAB)とAndroid Package(APK)
    Android App Bundle(AAB)
    24
    • 2018 年にリリースされた Android 用の公開の
    みを目的としたファイル形式
    • App Bundle をデバイスにインストールできるよ
    うにするには、ディストリビュータが APK に加
    工することが必要
    • オープンソース
    Android Package(APK)
    • Android用のインストールかつ実行可能なアプ
    リ形式
    • タブレット端末や機種ごとに作成する必要があ

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  24. クロスプラットフォームアプリ
    25

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  25. 今回はFlutter + Dart + VS Code
    26

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  26. ● バックエンド
    ○ PythonとRESTfulなAPI開発をするためのWebフレームワーク
    ● フロントエンド
    ○ 各種エミュレーター(シミュレーター)を使用
    ○ エミュレーターとバックエンドの通信
    ○ エディタとエミュレータの通信
    ● インフラとユーザーアクセス
    ○ テスト配信したモバイル端末からアクセスされる APIサーバー
    ○ DBとしてクラウドSQLを使用
    ○ モバイルアプリのCI/CDで使用する暗号化された証明書管理用のバケット
    ● CI/CD
    ○ Mac Runnerも使用
    ○ モバイルアプリまわりの自動化ツールとして Fastlaneを使用
    全体構成の概要
    27

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  27. バックエンド
    28

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  28. 全体構成(1/3)
    29

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  29. ● Python + FastAPI
    ○ FastAPIは、PythonでRESTfulなAPI開発をするためのWebフレームワーク
    ● コーディング規約は、PEP8を使用
    ○ VS Codeでレコメンドされるもの
    ● テストフレームワーク
    ○ pytest
    ● Docker環境
    ○ APIサーバー:Pythonイメージをベース
    ○ DBサーバー:PostgreSQLイメージをベース
    30
    バックエンド環境の概要

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  30. バックエンド環境の構築について詳しく知りたい方は
    31
    https://speakerdeck.com/ismt7/vs-codedeshi-meruwebapurikesiyonkai-fa-ru-men?slide=27

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  31. フロントエンド
    32

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  32. 全体構成(2/3)
    33

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  33. ● Flutter + Dart
    ○ どちらもGoogleによって開発されたもの
    ○ Flutter
    ■ SDK(Software Development Kit)
    ■ クロスプラットフォームなアプリケーション開発が可能
    ○ Dart
    ■ Webアプリやモバイルアプリのクライアント開発向けに設計された プログラミング言語
    ■ ネイティブコードまたは、 JavaScriptにコンパイルできる
    ● 使用するネイティブ言語
    ○ Android:Kotlin、iOS:Swift
    ● コーディング規約
    ○ Dartガイドラインはこちら
    ● テストフレームワーク
    ○ Dartが標準で提供しているライブラリを使用
    ○ 単体テスト、コンポーネントテスト、 E2Eテスト
    ● 実行環境
    ○ 各種シミュレーター(エミュレーター)
    フロントエンド(モバイル)環境の概要
    34

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  34. ● Android StudioやXcodeでアプリのUIをGUIを用いてデザインできるツール
    ○ FlutterやVisual Studio Codeでは、公式で対応するツールや拡張機能がない
    ● ホットリロードの機能などにも対応しているので、うまく付き合っていく
    レイアウトエディター / デザインエディター
    35
    https://developer.apple.com/jp/xcode/swiftui/
    https://developer.android.com/studio/write/layout-editor?hl=ja

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  35. Flutter Studio
    • 非公式なUIエディターツールはあれこれ存在している
    • ツールで生成したコードをコピペして持っていくような流れ
    • https://flutterstudio.app/
    36

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  36. インフラとユーザーアクセス
    37

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  37. 全体構成(3/3)
    ※インフラ構成は簡略的な表記
    38

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  38. CI/CD環境の概要
    ● GitHub Actionsとは
    ○ ビルド、テスト、デプロイなどのワークフローをGitHubから直接実行できる自動化ツール
    ● 無料プランで2,000分の無料枠が毎月与えられる[1]
    ● ワークフロー > ジョブ >ステップで構成[2]
    ○ 作成個数に制限は実質なし
    ○ 実行時間の上限は、ワークフロー: 35日間。ジョブ:最大6時間。
    ■ 上限に到達した場合は、途中でキャンセルされて正常に完了しない
    ○ APIリクエストの上限は、 1,000件/h
    ○ 同時実行ジョブ数の上限 は、無料プランで全体の合計が 20個まで(macOSは最大5個まで)
    ● ジョブマトリックス:最大 256のジョブ
    ● ワークフロー実行キュー: 10秒間隔で500まで
    40

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  39. 全体イメージ
    41

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  40. ワークフロー/ジョブ/ステップ
    42

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  41. • GitHub Actionsで極端に処理が遅くなる問題に遭遇
    • Flutterで使用しているパッケージか GitHub Actionsのスペック不足かなどは調査中
    • スペック問題は、GitHub Actionsでは回避策がないためCircleCIがおすすめ
    • Trigger CircleCI Pipelineを使用することでGitHub ActionsからCircleCIを実行することも可能
    • セルフホステッドランナーは、検証やデバッグ用途で使用中
    • GitHub Hostedとは勝手が違う。足りないパッケージなどは自分でインストールが必要
    • 節約目的などでの本番運用は現時点では消極的
    モバイルアプリで使用するランナー概要
    43
    Android側 Apple側
    Ubuntu Runner ランナー Mac Runner
    2-core CPU (x86_64) CUP 3-core CPU (x86_64)
    7 GB of RAM メモリ 14 GB of RAM
    14 GB of SSD space ストレージ 14 GB of SSD space
    できる(パブリックベータ版) インスタンスのサイズアップ できない
    1クレジット 消費クレジット数/分 10クレジット

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  42. 弊社メンバーのブログ記事(9/26公開)
    44
    https://devops-blog.virtualtech.jp/entry/20220926/1664160391

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  43. ステップで使用しているAction一覧
    ● ステップで主に使用しているAction一覧
    ○ GitHubのマーケットプレイスから入手可能
    ● Fastlnaeは、Rubyのパッケージに含まれる
    ● 実行環境構築系のActionの使用が中心
    ● それ以外の部分は、シェルスクリプトにまとめてステップ内で呼び出している
    45
    Action名 説明
    actions/checkout GitHubからソースコードをクローンする際に使用する Action
    actions/setup-java Javaの実行環境を構築する Action
    subosito/flutter-action Flutterの実行環境を構築する Action
    ruby/setup-ruby Rubyの実行環境を構築する Action
    slackapi/slack-github-action Slackメッセージを送信する際に使用

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  44. CI/CD環境の概要(Fastlane)
    ● Fastlaneは、iOS および Android アプリのベータ展開とリリースを自動化するツール
    ○ スクリーンショットの生成、コード署名の処理、アプリケーションのリリースなど
    ● macOSは正式サポート。WindowsとLinuxは部分的にサポート
    ○ GitHub Actions上では、Android側のビルドにUbuntu Runnerを使用しているが現状は問題なく使えている
    ● MITライセンス
    47

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  45. 主なコマンド
    ● 「gem install fastlane」or「brew install fastlane」
    ○ Fastlaneの実行環境を構築
    ○ Macに標準で入っている Rubyの使用は推奨しない (ドキュメントより)
    ■ 依存関係管理まわりが複雑で競合が発生する可能性がある
    ○ anyenv > rbenv > rubyなどで別に用意する
    ● fastlane init
    ○ 初期プロジェクトを作成
    ○ (project)/androidと(project)/iosのそれぞれで実行する
    ● fastlane (レーン名)
    ○ Fastfileで定義したレーンの内容を実行する
    48

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  46. ● Fastfile[1]
    ○ fatslane (レーン名)コマンドで実行する自動化のシナリオが書かれているファイル
    ○ .(プロジェクト名)/(プラットフォーム名)/fastfileに格納されている
    ○ Rubyの構文を使用している
    ○ AppfileやMatchfileに記載した情報は自動で Actionに渡される
    ○ Fastfileなどに直接センシティブな情報を記載すると ログ上に出力される場合があるので注意
    ● Appfile[2]
    ○ Fastfileが処理される際に読み込まれる設定ファイル
    ■ Apple IDやアプリ識別子 など
    ● Matchfile[3]
    ○ Fsatlane Matchコマンドを使用する際に読み込まれる設定ファイル
    主なファイル
    49

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  47. 主に使用しているFastlane Action
    50
    対象 アクション名 説明
    ALL create_keychain キーチェーンを作成 [1]
    iOS automatic_code_signing Xcodeのコード署名を有効化
    iOS match 開発チーム全体で1つのコード署名IDを共有して、コード署名の設定を簡素化
    iOS app_store_connect_api_key App Store Connect API トークンを取得
    ALL flutter_version pubspec.ymlからバージョン情報を取得
    iOS latest_testflight_build_number TestFlight から最新のビルド番号を取得
    iOS upload_to_testflight TestFlight ベータ テスト用に新しいバイナリを App Store Connect にアップロード
    Android google_play_track_version_codes Google Play トラックのバージョンコードを取得
    Android upload_to_play_store バイナリを Google Play にアップロード

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  48. モバイルアプリが
    リリースされるまで
    51

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  49. 流れ
    52
    流れ 説明
    初期構築 「flutter create (ディレクトリ名)」でプロジェクト作成を実行
    実装 「flutter run -d (デバイス名)」でアプリを実行
    ビルド 「flutter build appbundle」や「flutter build ipa」でビルドを実行
    ストアにアップロード Fastlaneで実行
    テスターに配信 iOS側はアップロード後に自動でテスターに配信される (設定が必要)
    Android側はPlay Console画面でリリースを作成して配信する必要がある
    Google Play Developer APIなどを活用して自動化できるかも?
    審査、公開 省略

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  50. アプリへの署名
    53

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  51. Android側
    54

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  52. • APK をデバイスにインストールしたり更新したり
    する前に、証明書を使用してすべての APK に
    デジタル署名する必要がある
    • AABを使用してリリースする場合は、Playアプリ
    署名によって処理が行われる
    アプリへの署名(Android側)
    アップロード署名
    55
    • Play Store Consoleにアップロードする際に必
    要な署名
    • keytoolコマンドで生成したものを使用する
    • 初回のみ画面上からアップロードする必要があ

    アプリ署名

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  53. アプリ署名
    • Google がデベロッパーに代わってアプリの署名鍵を管理および保護し、その署名鍵を使用して、App
    Bundle から生成され最適化された配布用 APK に署名する
    • Google の安全なインフラストラクチャにアプリ署名鍵を保存し、セキュリティを強化するためのアップグ
    レード オプションを提供
    • Google の鍵管理サービスによって保護
    • Google Cloudのセキュリティに関するホワイトペーパー
    • Androidアプリは秘密鍵で署名される
    • 秘密鍵は公開鍵証明書に関連付けられている
    • 公開鍵証明書を使って、アプリのアップデートが同じ提供元によるものであることを確認できる
    https://support.google.com/googleplay/android-developer/answer/9842756?hl=ja#zippy=%2C鍵アー
    ティファクトツールの説明
    56

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  54. アップロード鍵
    ● 公式ドキュメントより
    ○ keytoolを使用して鍵を生成
    ■ keytool -genkey -v -keystore ~/upload-keystore.jks -keyalg RSA -keysize 2048 -validity
    10000 -alias upload
    ○ [project]/android/key.propertiesファイルを作成
    ○ Gradle でサインインを構成する
    ■ [project]/android/app/build.gradleファイルを編集
    57

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  55. 証明書
    59
    • iOS、tvOS、watchOSは同じ証明書セットでOK。macOSは別の証明書セットが必要(だった)
    • Xcode 11以降は、すべてのプラットフォームで統一された証明書を作成できる
    https://help.apple.com/developer-account/?lang=ja#/deveedc0daa0
    証明書 説明
    開発証明書 ・デバイスでAppを実行したり、Appサービスを利用したりするときに必要
    ・個人所有。iOS用に2つ、macOS用に2まで
    配布用証明書 ・Appをテスト用に配信したり、 App Store Connectにアップロードしたりする時に必要
    ・チーム所有。1チームにつき、1つまで
    ・作成者は、Account HolderかAdminの役割を持っているアカウントのみ
    クラウド管理対象証明書 ・Xcode Organaizerのアーカイブと配信ワークフローを使用している場合に管理対象になる
    Developer ID 証明書 ・App Store以外の場所からダウンロードされるようなアプリ配信時に必要になる
    ・詳しくはこちら

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  56. Fastlaneでアップロードを自動化
    60

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  57. iOS側のアップロード例
    61
    ※逆順に説明しています
    ● アプリをApp Store Connectにアップロード
    ○ upload_to_testflightを使用
    ○ ビルド済みのIPAファイル
    ○ APIキー
    ○ 証明書
    ● ビルド番号の整合性チェック
    ○ latest_testflight_build_numberとflutter_versionを使

    ○ アップロード中にエラーで止まると待ち時間が無駄に
    なるため
    ● App Store ConnectからAPIキーを取得
    ○ app_store_connect_api_keyを使用

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  58. ※逆順に説明しています
    ● 証明書の取得
    ○ matchを使用
    ○ 証明書を保持するための箱 (キーチェーン)が必要
    ● Xcode署名の有効
    ○ automatic_code_signingを使用
    ● キーチェーンを作成
    ○ create_keychainを使用
    iOS側の事前準備の例
    62

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  59. Fastlane Matchとは
    ● チーム全体で証明書とプロファイルを簡単に同
    期できる仕組み
    ● GCPとAWSとGitから選択できる
    ○ GitはGitHubを通じて共有する
    ● CI/CDを1メンバーとして扱うイメージで作成
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