iOS应用程序一般都是由自己编写的代码和系统框架(system frameworks)组成,系统框架提供一些基本infrastructure给所有app来运行,而你提供自己编写的代码来定制app的外观和行为。因此,了解iOS infrastructure和它们如何工作对编写app是很有帮助的。
Main函数入口
所有基于C编写的app的入口都是main
函数,但iOS应用程序有点不同。不同就是你不需要为iOS应用程序而自己编写main
函数,当你使用Xcode创建工程的时候就已经提供了。除非一些特殊情况,否则你不应该修改Xcode提供的main
函数实现。示例代码如下:
#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"
int main(int argc, char * argv[])
{
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
上面实例代码中有一个很重要的函数UIApplicationMain,它主要是创建app的几个核心对象来处理以下过程:
- 从可用
Storyboard
文件加载用户界面 - 调用
AppDelegate
自定义代码来做一些初始化设置 - 将app放入
Main Run Loop
环境中来响应和处理与用户交互产生的事件
应用程序的架构
iOS应用程序都遵循Model-View-Controller
的架构,Model
负责存储数据和处理业务逻辑,View
负责显示数据和与用户交互,Controller
是两者的中介,协调Model
和View
相互协作。它们的通讯规则如下:
-
Controller
能够访问Model
和View
,Model
和View
不能互相访问MVC Communication - Reference from Stanford University.png -
当
View
与用户交互产生事件时,使用target-action
方式来处理MVC Communication - Reference from Stanford University.png -
当
View
需要处理一些特殊UI逻辑或获取数据源时,通过delegate
或data source
方式交给Controller
来处理MVC Communication - Reference from Stanford University.png -
Model
不能直接与Controller
通信,当Model
有数据更新时,可以通过Notification
或KVO (Key Value Observing)
来通知Controller
更新View
MVC Communication - Reference from Stanford University.png
了解iOS的MVC设计模式之后,我们从下图来了解在MVC模式下iOS应用程序有哪些关键对象以及它们职责主要是什么?
UIApplication对象
用户与iOS设备交互时产生的事件(Multitouch Events,Motion Event,Remote Control Event)交由UIApplication
对象来分发给control objects(UIControl)对应的target objects来处理并且管理整个事件循环,而一些关于app运行时重要事件委托给app delegate
来处理。App delegate对象
App delegate
对象遵循UIApplicationDelegate
协议,响应app运行时重要事件(app启动、app内存不足、app终止、切换到另一个app、切回app),主要用于app在启动时初始化一些重要数据结构;例如,初始化UIWindow
,设置一些属性,为window添加rootViewController
。View controller对象
View Controller
有一个view
属性是view层次结构中的根view,你可以添加子view来构建复杂的view;controller有一些viewDidLoad
、viewWillAppear
等方法来管理view的生命周期;由于它继承UIResponder
,所有还会响应和处理用户事件。Documents和data model对象
data model对象主要用来存储数据。例如,饿了么app在搜索切换地址后,有历史记录搜索地址历史,当app下次启动时,读取和显示搜索地址历史。
document对象(继承UIDocument)用来管理一些或所有的data model对象。document对象并不是必须的,但提供一种方便的方式来分组属于单个文件或多个文件的数据。UIWindow对象
UIWindow
对象位于view层次结构中的最顶层,它充当一个基本容器而不显示内容,如果想显示内容,添加一个content view到window。
它也是继承UIResponder
,所以它也是会响应和处理用户事件。View、control、layer对象
View
对象可以通过addSubview和removeFromSuperview 等方法管理view的层次结构,使用layoutIfNeeded和setNeedsLayout等方法布局view的层次结构,当你发现系统提供view已经满足不了你想要的外观需求时,可以重写drawRect方法或通过layer属性来构造复杂的图形外观和动画。还有一点,UIView也是继承UIResponder,所以也能够处理用户事件。Control
对象通常就是处理特定类型用户交互的View,常用的有button、switch、text field等。
除了使用View
和Control
来构建view层次结构来影响app外观之外,还可以使用Core Animation框架的Layer
对象来渲染view外观和构建复杂的动画。
Main Run Loop
一个iOS应用程序的main run loop主要作用是处理所有与用户相关的事件。UIApplication
对象在启动时就设置main run loop和使用它来处理事件和更新基于view的界面。正如它名字所示,main run loop是运行在应用程序的主线程。这样就确保与接收到用户相关的事件被有序地处理。
下图显示main run loop的架构和用户事件最终是怎样被应用程序处理。当用户与设备交互时,系统就会生成与交互关联的事件,然后被应用程序的UIKit通过一个特殊的端口来分发。应用程序把事件放入队列,然后逐个分发到main run loop来执行。UIApplication
对象是第一个对象接收到事件,然后决定怎样处理它。一个touch event通常都被分发到main window对象,然后依次分发到发生触碰的view。其他event的接收事件对象路径可能有点不同。
大多数的事件通过使用main run loop来分发,但有些不是。有些事件被发送到一个delegate对象或传递到你提供的block中。想了解更多如何处理大多数类型的事件,其中包括touch、remote control、motion、accelerometer和gyroscopic等事件,请查阅Event Handle Guide for iOS。
应用程序的状态和多任务
有时系统会从app一种状态切换另一种状态来响应系统发生的事件。例如,当用户按下home键、电话打入、或其他中断发生时,当前运行的应用程序会切换状态来响应。应用程序的状态有以下几种:
- Not running:app还没运行
- Inactive:app运行在foreground但没有接收事件
- Active:app运行在foreground和正在接收事件
- Background:运行在background和正在执行代码
- Suspended:运行在background但没有执行代码
大多数发生状态转换时都会调用delegate
对象对应的方法来响应app的状态改变。下面汇总了delegate
对象的所有方法,当app状态发生转换时,你可能会使用到它们。
-
application:willFinishLaunchingWithOptions:
- 这个方法是你在启动时的第一次机会来执行代码 -
application:didFinishLaunchingWithOptions:
- 这个方法允许你在显示app给用户之前执行最后的初始化操作 -
applicationDidBecomeActive:
- app已经切换到active状态后需要执行的操作 -
applicationWillResignActive:
- app将要从前台切换到后台时需要执行的操作 -
applicationDidEnterBackground:
- app已经进入后台后需要执行的操作 -
applicationWillEnterForeground:
- app将要从后台切换到前台需要执行的操作,但app还不是active状态 -
applicationWillTerminate:
- app将要结束时需要执行的操作
现在讲下app启动、来回切换app和锁屏时状态的切换和调用对应哪些delegate对象的方法:
-
app启动和active/inactive
Launch and active/inactive from Apple WWDC 2011 Session如图所示,当app启动时,首先由
not running
状态切换到inactive
状态,此时调用application:didFinishLaunchingWithOptions:
方法;然后由inactive
状态切换到active
状态,此时调用applicationDidBecomeActive:
方法。Launch and active/inactive 2 from Apple WWDC 2011 Session当app发生中断时,由
active
状态切换到inactive
状态,此时调用applicationWillResignActive:
方法。 -
来回切换app
Switch from an app from Apple WWDC 2011 Session如图所示,当切换到另一个app时,由状态
active
切换到inactive
,此时调用applicationWillResignActive:
方法;然后从inactive
状态切换到running
状态,此时调用applicationDidEnterBackground:
方法。Switch to an app from Apple WWDC 2011 Session而当切换回本来的app时,由
running
状态切换到inactive
状态,此时调用applicationWillEnterForeground:
方法,然后由inactive
状态切换到active
状态,调用applicationDidBecomeActive:
方法。 -
锁屏
Device lock from Apple WWDC 2011 Session如何所示,当手机锁屏时,由状态
active
切换到inactive
,此时调用applicationWillResignActive:
;然后再由inactive
状态切换到running
状态,此时调用applicationDidEnterBackground:
方法。更多关于app状态切换以及调用
app delegate
哪些方法,请观看WWDC 2011 Session的session_320__adopting_multitasking_in_your_app视频。
应用程序的终止
系统常常是为其他app启动时由于内存不足而回收内存最后需要终止应用程序,但有时也会是由于app很长时间才响应而终止。如果app当时运行在后台并且没有暂停,系统会在应用程序终止之前调用applicationWillTerminate:
来保存用户的一些重要数据以便下次启动时恢复到app原来的状态。
总结
本文总结了iOS应用程序从启动到结束过程中有哪些关键对象在参与,以及当用户与系统交互时产生事件时,系统利用main run loop来管理事件循环,决定将事件交给系统哪些对象处理和如何处理。而当app启动、来回切换app和锁屏时,app的状态如何切换和调用对应的哪些app delegate
对象来处理。
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