iOS 系统架构和常用框架 （iOS开发篇）

（一）iOS的系统架构

iOS基于UNIX系统，iOS的系统架构分为四层，由上到下一次为：可触摸层（Cocoa Touch layer）、媒体层（Media layer）、核心服务层（Core Services layer）、核心操作系统层（Core OS layer），如下图：

 

(1)触摸层：为应用程序开发提供了各种常用的框架并且大部分框架与界面有关，本质上来说它负责用户在iOS设备上的触摸交互操作。如NotificationCenter的本地通知和远程推送服务，iAd广告框架，GameKit游戏工具框架，消息UI框架，图片UI框架，地图框架，连接手表框架，自动适配等等

(2)媒体层：提供应用中视听方面的技术，如图形图像相关的CoreGraphics,CoreImage,GLKit,OpenGL ES,CoreText,ImageIO等等。声音技术相关的CoreAudio,OpenAL,AVFoundation,视频相关的CoreMedia,Media Player框架，音视频传输的AirPlay框架等等。

(3)核心服务层：提供给应用所需要的基础的系统服务。如Accounts账户框架，广告框架，数据存储框架，网络连接框架，地理位置框架，运动框架等等。这些服务中的最核心的是CoreFoundation和Foundation框架，定义了所有应用使用的数据类型。CoreFoundation是基于C的一组接口，Foundation是对CoreFoundation的OC封装。

(4)核心操作系统层包括：包含大多数低级别接近硬件的功能，它所包含的框架常常被其它框架所使用。Accelerate框架包含数字信号，线性代数，图像处理的接口。针对所有的iOS设备硬件之间的差异做优化，保证写一次代码在所有iOS设备上高效运行。CoreBluetooth框架利用蓝牙和外设交互，包括扫描连接蓝牙设备，保存连接状态，断开连接，获取外设的数据或者给外设传输数据等等。Security框架提供管理证书，公钥和私钥信任策略，keychain,hash认证数字签名等等与安全相关的解决方案。 

框架是一个目录，这个目录包含了共享库，访问共享库里代码的头文件，和其它的图片和声音的资源文件。一个共享库定义的方法或函数可以被应用程序调用。

       IOS提供了很多你可以在应用程序里调用的框架。要使用一个框架，需要将它添加到你的项目中，你的项目才可以使用它。许多应用程序都使用了如Foundation、UIKit、和Core Graphics这些框架。根据你为应用程序选择的模版，相关的框架就已经被自动引入了。如果默认加入的框架不能满足你的应用程序的需求，你也可以加入需要的框架。

 

       看看HelloWorld.xcodeproj项目里都包含了哪些框架（注：HelloWorld.xcodeproj是《Your First iOS App tutorial 》这篇教程里的一个项目）

       1．在XCode里打开HelloWorld.xcodeproj项目（如果还没有打开）

       2. 在project navigator窗口里点击，点击Frameworks目录前面的三角形图标。你会看到：

            UIKit.framework,Foundation.framework, 和CoreGraphics.framework

       3. 点击任意一个framework前面的三角，然后再点击Headers前面的三角，可以看到框架里的头文件。

 

        每个框架对应IOS系统里的一层，每层建立在它下面层的上面。应该尽量使用上层的框架来代替下面的框架。更高层次的框架是对底层框架基于对象的抽象。

在你开发程序时，主要使用框架就是Foundation和UIKit，因为它们包含了你需要的大部分东西。

Foundation框架为所有的应用程序提供基本系统服务

        你的应用程序，UIKit和其它的框架都是建立在Foundation框架上面的。Foundation框架是用Object-C对Core Foundation框架里许多特性的封装。

       使用Foundation可以:

• 创建和管理集合，比如：数组和字典
• 访问存储在应用程序里的图片和其它资源
• 创建和管理字符串
• 提交和接收通知
• 创建日期和时间对象
• 自动发现IP网络上的设备
• 操作URL流
• 执行异步代码

比如，你使用一个NSString类的实例存储用户输入的userName。你还使用了Foundation框架的initWithFormat方法创建了一个字符串。

 

UIKit框架提供创建基于触摸用户界面的类

      所有的iOS应用程序都基于UIKit，你不能是应用程序脱离这个框架。UIKit提供了在屏幕上绘制的机制，捕获事件，和创建通用用户界面元素。UIKit也通过管理显示在屏幕上的组件来组织复杂的项目。

      使用UIKit可以：

• 构建和管理你的用户界面
• 捕获触摸和基于移动的事件
• 呈现文字和web内容
• 优化你的多任务程序
• 创建定制的用户界面元素

     当你仔细查看程序是怎么运行起来的时候，你会看到UIApplicationMain函数创建一个UIApplication类的实例，这个实例会捕获进来的用户事件。你实现UITextFieldDelegate协议，然后在用户按下Done时隐藏键盘。实际上，你是在使用UIKit创建用户界面上的UITextField， UILabel，和UIButton类。

 

ore Data , Core Graphics, Core Animation,和OpenGLES框架都是高级的技术。所以这些框架对于你开发应用程序也是很重要的，它们都需要时间去学习和掌握。

Core Data框架管着理应用程序数据模型

         Core Data提供对象的管理，使用Core Data，你可以创建模型对象，并管理这些对象。你管理这这些对象间的联系并修改数据。Core Data提供的内建SQLlite技术可以高效的管理数据。

         使用Core Data可以：

• 在库里存储和接收对象
• 提供基本的undo/redo
• 自动验证属性值
• 过滤、分组和优化内存中的数据
• 用[NSFetchedResultsController]管理表视图中的结果
• 支持基于文档的应用程序

 

Core Graphics框架帮助你创建图形

       高质量的图形对于所有的iOS应用程序都是很重要的。在iOS中最简单且最快捷的创建图形的方式是使用UIKit框架提供的基于预渲染图形的视图和控件，然后让UIKit和iOS完成绘制。但是当你需要创建复杂的图形时，Core Graphics则提供了更底层的库来帮助你。

       使用Core Graphics可以：

• 创建基于路径的绘图
• 抗锯齿渲染
• 添加梯度、图片和颜色
• Use coordinate-space transformations.
• 创建、显示和分析PDF文档

 

Core Animation允许你创建高级的动画和虚拟效果

           UIKit提供建立在Core Animation之上的动画。如果你需要比UIKit能力更高级的功能，可以直接使用Core Animation。Core Animation接口包含在Quartz Core框架里。使用Core Animation可以创建嵌套的对象，并且可以对它们操作、旋转、缩放和转换。使用Core animation，你可以创建动态的用户界面而不用使用更底层的图形API，如OpenGL ES。

           使用Core Animation可以：

• 创建定制动画
• 添加定时函数和图形
• 支持帧动画
• Specify graphical layout constraints.
• Group multiple-layer changes into anatomic update.

 

OpenGL ES 框架提供2D和3D绘图工具

OpenGL ES支持2D和3D绘图，Apple的OpenGL ES实现通过硬件提供了高速的全屏游戏式的应用程序。

           使用OpenGL ES可以：

• 创建2D和3D图形
• 创建更复杂的图形，比如数据虚拟化、模拟飞行，或者视频游戏
• 访问底层图形设备