一 整體框架

在iOS開發(fā)過程中，對iOS整體框架的了解和學(xué)習(xí)是必不可少的一個環(huán)節(jié)，今天我們就好好來了解一下iOS的整體框架。首先貼一個關(guān)于iOS的框架介紹：iOS系統(tǒng)框架概述。我們通常稱呼iOS的框架為Cocoa Touch框架，Cocoa Touch是一個框架的集合，里面包含了眾多的子框架。每一個子框架都是一個目錄，包含了共享資源庫，用于訪問該資源庫中儲存的代碼的頭文件，以及圖像、聲音文件等其他資源，共享資源庫定義應(yīng)用程序可以調(diào)用的函數(shù)和方法。框架中的類相互依賴構(gòu)成一個整體，提供完善的某一方面的服務(wù)或解決方案，多個框架一起實現(xiàn)整個應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)。由于應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)是通用的，開發(fā)者通過框架提供的函數(shù)和方法，做細致個性化的處理，從而滿足不同應(yīng)用的不同需求。開發(fā)一個應(yīng)用程序就是將需求細致化的代碼插入到框架提供的設(shè)計中來組合成一個整體完成最終的應(yīng)用設(shè)計。

1.1 iOS系統(tǒng)架構(gòu)

iOS的整體系統(tǒng)框架圖如下圖所示，iOS的系統(tǒng)架構(gòu)主要由
Application Layer（應(yīng)用層）、
Cocoa Touch Layer（觸摸層）、
Media Layer （媒體層）、
Core Services Layer（核心服務(wù)層）、
Core OS Layer （核心系統(tǒng)操作層）、
The Kernel and Device Drivers layer（內(nèi)核和驅(qū)動層）。

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了解了系統(tǒng)架構(gòu)，那么每一層的主要功能是什么呢？下圖就是iOS8.3系統(tǒng)的框架架構(gòu)圖，最新的圖沒有找到，現(xiàn)在iOS11中新增了一些功能模塊，但是整體的框架大同小異。

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• Cocoa Touch Layer：
  觸摸層提供應(yīng)用基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)支持和應(yīng)用的外觀。如NotificationCenter的本地通知和遠程推送服務(wù)，iAd廣告框架，GameKit游戲工具框架，消息UI框架，圖片UI框架，地圖框架，連接手表框架，UIKit框架、自動適配等等

• Media Layer：
  媒體層提供應(yīng)用中視聽方面的技術(shù)，如圖形圖像相關(guān)的CoreGraphics,CoreImage,GLKit,OpenGL ES,CoreText,ImageIO等等。聲音技術(shù)相關(guān)的CoreAudio,OpenAL,AVFoundation,視頻相關(guān)的CoreMedia,Media Player框架，音視頻傳輸?shù)腁irPlay框架等等

• Core Services Layer：
  系統(tǒng)服務(wù)層提供給應(yīng)用所需要的基礎(chǔ)的系統(tǒng)服務(wù)。如Accounts賬戶框架，廣告框架，數(shù)據(jù)存儲框架，網(wǎng)絡(luò)連接框架，地理位置框架，運動框架等等。這些服務(wù)中的最核心的是CoreFoundation和Foundation框架，定義了所有應(yīng)用使用的數(shù)據(jù)類型。CoreFoundation是基于C的一組接口，F(xiàn)oundation是對CoreFoundation的OC封裝

• Core OS Layer：
  系統(tǒng)核心層包含大多數(shù)低級別接近硬件的功能，它所包含的框架常常被其它框架所使用。Accelerate框架包含數(shù)字信號，線性代數(shù)，圖像處理的接口。針對所有的iOS設(shè)備硬件之間的差異做優(yōu)化，保證寫一次代碼在所有iOS設(shè)備上高效運行。CoreBluetooth框架利用藍牙和外設(shè)交互，包括掃描連接藍牙設(shè)備，保存連接狀態(tài)，斷開連接，獲取外設(shè)的數(shù)據(jù)或者給外設(shè)傳輸數(shù)據(jù)等等。Security框架提供管理證書，公鑰和私鑰信任策略，keychain,hash認(rèn)證數(shù)字簽名等等與安全相關(guān)的解決方案。

上面的每一模塊只是簡單滴介紹了大致功能，更多詳細信息大家可以 戳這里看大神的博客了解更多：iOS總體框架介紹和詳盡說明。顯然，在上面所有的框架中，最重要也最經(jīng)常使用的就是UIKit和Foundation框架。

1.2 官方文檔

官方文檔戳這里??！
解釋一下，官方文檔中將OS體系分為四層，如下圖所示，沒有Cocoa Touch Layer和Application Layer，取而代之的是Cocoa (Application) Layer。我們再細看官網(wǎng)的對Cocoa (Application) Layer的官方解釋如下，說的是該層是為創(chuàng)建App提供了用戶界面基礎(chǔ)，響應(yīng)用戶事件，并且可以管理App的行為。這其實就是Cocoa Touch Layer（觸摸層，UIKit）的作用，只是官網(wǎng)省略了Application Layer（應(yīng)用層），因為這一層主要就是app了，主要由開發(fā)人員完成。其他的資料大家自行根據(jù)官方文檔查看，在這里就不過多進行解讀和分析了。

• The Cocoa (Application) layer includes technologies for building an app’s user interface, for responding to user events, and for managing app behavior.

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二 Cocoa框架的類繼承體系

Cocoa框架是iOS應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，是OS X和 iOS操作系統(tǒng)的程序的運行環(huán)境，了解Cocoa框架，對開發(fā)iOS應(yīng)用有很大的幫助。iOS中，Cocoa眾多框架中最重要最基本的兩個框架是：Foundation 和 UIKit。這兩個框架基本包含了iOS、OS X開發(fā)過程中要用到的絕大多數(shù)OC類，因此這兩個框架是Cocoa框架其中Foundation 和界面無關(guān)，也可以說和界面無關(guān)的類基本是Foundation框架的，和界面相關(guān)的是UIKit框架
　　之前在學(xué)習(xí)Java和Android時，Java和Android提供了非常詳盡的系統(tǒng)框架，并在API的索引中中對Java和Android的類繼承體系和分類都非常明晰，而在iOS開發(fā)過程中，API中類的聚合是按照功能和作用劃分模塊，對iOS中的類繼承體系沒有一個明確的介紹。而類繼承體系的了解有助于我們對iOS系統(tǒng)的整個模塊的體系框架有一個更為清晰的了解和認(rèn)識，對對應(yīng)類繼承體系中的類的特性和常規(guī)用法都有一個大致的認(rèn)識和了解。因此，這兩天得閑就對這一塊進行整理和學(xué)習(xí)，對Cocoa框架中的最重要的Foundation 和 UIKit框架中的類繼承體系進行了梳理。

2.1 Foundation框架類繼承體系

Foundation框架為所有應(yīng)用程序提供基本的系統(tǒng)服務(wù)。應(yīng)用程序以及 UIKit和其他框架，都是建立在 Foundation 框架的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上。 Foundation框架提供許多基本的對象類和數(shù)據(jù)類型，使其成為應(yīng)用程序開發(fā)的基礎(chǔ)。它還制定了一些約定（如用于取消分配等任務(wù)），使代碼更加一致，可復(fù)用性更好。

話不多說，我們先來看看Foundation框架，三個圖，包括了Foundation所以的類，圖中灰色的是iOS不支持的，灰色部分是OS X系統(tǒng)的。

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將上圖Foundation框架中的類進行邏輯分類如下：

1. 值對象
2. 集合
3. 操作系統(tǒng)服務(wù) 包括下面三個
   • 文件系統(tǒng)和URL
   • 進程間通訊。 這個范疇中的大部分類代表不同的系統(tǒng)端口、套接字、和名字服務(wù)器，對實現(xiàn)底層的IPC很有用。NSPipe代表一個BSD管道，即一種進程間的單向通訊通道。
   • 線程和子任務(wù)。 NSThread類使您可以創(chuàng)建多線程的程序，而各種鎖（lock）類則為彼此競爭的線程在訪問進程資源時提供各種控制機制。通過NSTask，您的程序可以分出一個子進程來執(zhí)行其它工作或進行進度監(jiān)控。
4. 通知
5. 歸檔和序列化
6. 表達式和條件判斷
7. Objective-C語言服務(wù)

對于Foundation框架中的一些基本類的使用方法詳情參見：iOS開發(fā)系列—Objective-C之Foundation框架

2.2 UIKit框架類繼承體系

UIKitk框架提供一系列的Class(類)來建立和管理iOS應(yīng)用程序的用戶界面( UI )接口、應(yīng)用程序?qū)ο?、事件控制、繪圖模型、窗口、視圖和用于控制觸摸屏等的接口。框架的入口： ＃import <UIKit/UIKit.h> ，當(dāng)引入此頭文件后，便可以在程序里使用任何在UIKit里聲明的類。(PS: 當(dāng)然還要把這個框架鏈接到你的應(yīng)用程序中)。

• (PS1: 可以認(rèn)為是操縱界面的一個API庫)
• (PS2: UIKit框架是用在iOS平臺上與之對應(yīng)的是MAC OS X上的Application Kit，二者是姐妹框架，作用和目的沒啥太大區(qū)別(我沒有說實現(xiàn)目的的過程也一樣)，表混淆了)

應(yīng)用程序可以通過三種方式使用UIKit創(chuàng)建界面：

1. 在用戶界面工具（interface Buidler）從對象庫里 拖拽窗口，視圖或者其他的對象使用。
2. 用代碼創(chuàng)建
3. 通過繼承UIView類或間接繼承UIView類實現(xiàn)自定義用戶界面

同樣的， UIKitk框架的類繼承體系圖如下圖所示：

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在圖中可以看出，responder 類是圖中最大分支的根類，UIResponder為處理響應(yīng)事件和響應(yīng)鏈 定義了界面和默認(rèn)行為。當(dāng)用戶用手指滾動列表或者在虛擬鍵盤上輸入時，UIKit就生成時間傳送給UIResponder響應(yīng)鏈，直到鏈中有對象處理這個 事件。相應(yīng)的核心對象，比如：UIApplication ，UIWindow，UIView都直接或間接的從UIResponder繼承 。UIKit框架的各個類的簡單介紹戳后面的鏈接：**UIKit框架各個類的簡要說明 **

三 Cocoa對象

此處內(nèi)容全部來源于： IOS 整體框架類圖值得收藏

3.1 Objective-C是面向?qū)ο蟮恼Z言

Objective-C和Java C++一樣，有封裝，繼承，多態(tài)，重用。但是它不像C++那樣有重載操作法、模版和多繼承，也沒有Java的垃圾回收機制。

3.2 Objective-C的優(yōu)點

Objective-C語言有C++ Java等面向?qū)ο蟮奶攸c，那是遠遠不能體現(xiàn)它的優(yōu)點的。Objective-C的優(yōu)點是它是動態(tài)的。動態(tài)能力有三種：

• 動態(tài)類——運行時確定類的對象
• 動態(tài)綁定——運行時確定要調(diào)用的方法
• 動態(tài)加載——運行時為程序加載新的模塊

3.3 動態(tài)能力相關(guān)的isa指針

每個Objective-C對象都有一個隱藏的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是Objective-C對象的第一個成員變量，它就是isa指針。這個指針指向哪 呢？它指向一個類對象(class object 記住它是個對象，是占用內(nèi)存空間的一個變量，這個對象在編譯的時候編譯器就生成了，專門來描述某個類的定義)，這個類對象包含了Objective-C 對象的一些信息（為了區(qū)分兩個對象，我把前面提到的對象叫Objective-C對象），包括Objective-C對象的方法調(diào)度表，實現(xiàn)了什么協(xié)議等 等。這個包含信息就是Objective-C動態(tài)能力的根源了。那我們看看isa指針類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是什么樣的？

如果拋開NSObject對象的其他的成員數(shù)據(jù)和變量，NSObject可以看成這樣：

@interface NSObject <NSObject> {  
     Class    isa;  
}

不考慮@interface關(guān)鍵字在編譯時的作用，可以把NSObject更接近C語言結(jié)構(gòu)表示為：

struct NSObject{  
 　　Class isa;  
 }

Class是用typedef 定義的: typedef struct objc_class *Class;那NSObject可以這么寫了

struct NSObject {  
　　objc_class *isa  
}

那objc_class的結(jié)構(gòu)是什么樣的呢？大概是這樣的：

struct objc_class {  
     Class isa;  
    
     Class super_class;  
       
     const char *name;  
       
     long version;  
     long info;  
       
     long instance_size;  
     struct objc_ivar_list *ivars;  
     struct objc_method_list **methodLists;   
       
     struct objc_cache *cache;  
     struct objc_protocol_list *protocols;     
 }

這里會看到， 在這個結(jié)構(gòu)體里還有一個isa指針，又是一重指向，是不是有種到了盜夢空間的感覺。不用緊張，take easy，不會有那么多層次的，這里的isa指針指向的是元類對象(metaclass object)，帶有元字，證明快到頭了。那元對象有啥用呢？它用來存儲的關(guān)于類的版本，名字，類方法等信息。所有的元類對象(metaclass object)都指向 NSObject的元類對象，到頭還是NSObject。一共三次：類對象->元類對象->NSObject元類對象。

為了得到整個類組織架構(gòu)的信息，objc_class結(jié)構(gòu)里定義了第二個成員變量Class super_class，它指向父類的類對象。說了這么多，可能關(guān)系縷不清楚，有道是一張圖勝過千言萬語

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3.4 根類 NSObject

NSObject是大部分Objective-C類的根類，它沒有父類。其它類繼承NSObject，訪問Objective-C運行時系統(tǒng)的基本接口，這樣其他類的實例可以獲得運行時的能力。

• 根類和根類協(xié)議：NSObject不但是個類名，NSObject也是個協(xié)議的名稱，參考NSObject協(xié)議 ， NSObject協(xié)議指定了根類必須實現(xiàn)的接口。
• 根類的主要方法：分配、初始化、復(fù)制
  • 分配：alloc和allocWithZone:方法用于從某內(nèi)存區(qū)域中分配一個對象內(nèi)存，并使對象指向其運行時的類定義。
  • 初始化：init方法是對象初始化。
  • new是一個將簡單的內(nèi)存分配和初始化結(jié)合起來的方法。
  • 復(fù)制：copy和copyWithZone
• 對象的保持和清理：
  • retain方法增加對象的保持次數(shù)。
  • release方法減少對象的保持次數(shù)。
  • autorelease方法也是減少對象的保持次數(shù)，但是以推遲的方式。
  • retainCount方法返回對當(dāng)前的保持次數(shù)。
  • dealloc方法由需要釋放對象的實例變量以及釋放動態(tài)分配的內(nèi)存的類實現(xiàn)。
• NSObjec有很多方法可以查詢對象的運行時信息。這些內(nèi)省方法有助于找出對象在類層次中的位置，確定對象是否實現(xiàn)特定的方法，以及測試對象是否遵循某種協(xié)議。下面是部分方法
  • superclass和class方法（實現(xiàn)為類和實例方法）分別以Class對象的形式返回接收者的父類和類。
  • isKindOfClass:和isMemberOfClass:方法來確定對象屬于哪個類。后者用于測試接收者是否為指定類的實例。isSubclassOfClass:類方法則用于測試類的繼承性。
  • respondsToSelector:方法用于測試接收者是否實現(xiàn)由選擇器參數(shù)標(biāo)識的方法。instancesRespondToSelector:類方法則用于測試給定類的實例是否實現(xiàn)指定的方法。
  • conformsToProtocol:方法用于測試接收者（對象或類）是否遵循給定的協(xié)議。
  • isEqual:和hash方法用于對象的比較。
  • description方法允許對象返回一個內(nèi)容描述字符串；這個方法的輸出經(jīng)常用于調(diào)試（“print object”命令），以及在格式化字符串中和“%@”指示符一起表示對象。
• 對象的編碼和解碼，下面的方法和對象的編解碼（作為歸檔過程的一部分）有關(guān)：
  • encodeWithCoder:和initWithCoder:是NSCoding協(xié)議僅有的方法。前者使對象可以對其實例變量進行編碼，后者則使對象可以根據(jù)解碼過的實例變量對自身進行初始化。
  • NSObject類中聲明了一些于對象編碼有關(guān)的方法：classForCoder:、replacementObjectForCoder:、和awakeAfterUsingCoder:。
• 消息的轉(zhuǎn)發(fā)
  • forwardInvocation:允許一個對象將消息轉(zhuǎn)發(fā)給另一個對象。
• 消息的派發(fā)
• 在performSelector開頭的一些方法允許你延遲后派發(fā)指定消息，而且可以將消息（同步或異步的消息）從輔助線程派發(fā)到主線程。

轉(zhuǎn)載自 - iOS 整體框架及類繼承框架圖
iOS學(xué)習(xí)——iOS 整體框架及類繼承框架圖
iOS總體框架介紹和詳盡說明