最好的输入方式：iOS中的触摸事件

乔帮主在发布会上提到，用户的手才是最好的输入设备，的确，iPhone之后，非触屏手机再已难觅。触摸是最基本的用户输入事件，理解iOS特有的触摸事件响应机制，能够良好管理程序中触摸响应方法，避免冲突的发生。

iOS中的事件

iOS中的事件主要分为三类：

1. UIControl Actions: 使用target/action注册的SEL。
2. User Events: 用户与应用之间的交互：触摸，输入文字，摇晃，远程控制等。
3. System Events: 应用启动，切前后台，低内存等。
   cocoa和cocoa touch的程序启动后，，会首先初始化一些基本资源：在主线程创建一个main event loop；初始化主UIWindow。
   
   

   应用启动过程-w500
   
   main event loop本质上是一个NSRunLoop，与其他辅助线程的run loop不同，其是自创建后自动开始运行的。主消息循环最大的特点是：它在创建时就与负责捕获用户事件的系统底层建立了连接，所以它的input source可以收到系统传递过来的用户事件。UIApplication对象会将当前要处理的用户事件封装成UIEvent,发送给UIWindow,在由UIWindow转发给对应的响应者。
   
   

   iOS响应用户事件
   
   UIEvent表示用户与iOS产生交互的事件，UIWindow将触摸事件发送给hitTest View,其他事件发送给first responder，若它们不能处理该事件，事件在响应链向上传递，找到最终的响应者或丢弃。
   本文主要介绍触摸事件的响应机制。

iOS中能够捕获触摸事件的类

iOS程序中，有三种类可以接受用户的触摸事件并响应，分别是：UIControl, UIReponder, UIGestureRecognizer，这三个类在参与触摸响应机制的时机不同，在实际使用时要加以注意。

iOS中的触摸事件

iOS中使用UItouch来表示用户的一根手指在屏幕上的触摸行为。当用户触摸屏幕时，硬件会捕捉到触摸行为，将触摸点的半径、力度和坐标等发送给iOS，经过UIKit封装后，得到UITouch对象。通过UITouch对象，我们可以获得其关联的视图（hitTest View),在视图中的坐标，生命周期的当前阶段，点击数等信息。。一次用户点击多次的事件，其只包含一个UITouch
触摸类型的UIEvent包含至少一个UITouch，也就是用户在屏幕上的一次手势操作的手指运动，其会持有此次事件相关联的UITouches序列。，即在一次手势操作中，其中一个手指中途离开屏幕，它所对应的UITouch依然存在于该事件中。响应者会在touchesBegan:withEvent:等方法中获取UITouch对应的UIEvent。
UITouches序列在用户第一根手指触摸屏幕时开始，最后一根手指离开时结束，当手指状态变化时，iOS会将序列中的UITouch对象发送给UIEvent对象。

一个UItouches序列和UItouch的不同生命周期

iOS的触摸事件响应机制

当用户触摸屏幕时，对应的触摸事件会加入到UIApplication事件队列中，当下一个RunLoop来临时，UIApplication会将出列最前端的事件，发送给当前的UIWindow(key window)。
UIWindow会调用hitTest:withEvent:方法，开始hit-testing流程寻找包含触摸点的视图。该流程会返回包含触摸点的层级最低的视图。
每当用户触摸屏幕时，UIKit都会执行hit-testing，之后再从hitTest视图开始寻找事件的响应者。当hitTest视图决定后，它就关联了对应的触摸事件，会持续收到触摸事件生命周期的方法,（touchBegan, touchMove, touchCancel/touchEnd）,即使是触摸点已经在touchMove阶段移出了hitTest视图，它依然能够收到后续的消息。

Note: A touch object is associated with its hit-test view for its lifetime, even if the touch later moves outside the view.

iOS的触摸事件响应机制

hit-testing流程

iOS中hit-testing使用逆前序的深度遍历算法来确定用户点按的最低层级（最靠近用户）的视图，该hitTest视图是触摸事件的响应链头结点。
逆前序的深度遍历算法：根节点-->右子树-->左子树。
当收到触摸事件后，UIApplication在当前视图层级中，从key window开始（最顶级），从上往下遍历子视图调用hitTest:withEvent:，若找到hitTest视图则停止遍历并返回。
当视图收到hitTest:withEvent:方法后，通过下列条件判断是否在该视图执行hit-testing。

1. pointInside:withEvent:方法返回YES。pointInside:withEvent:方法用来判断触摸点是否在当前视图内。
2. hidden == NO。
3. userInteractionEnabled == YES。
4. alpha >= 0.01。若view的content绘制为透明的，则不受影响。

需要注意的是，当clipsToBounds == NO时，视图的子视图可能会超出其bounds，这种情况如果触摸点在子视图超出父视图的范围，那么hit-tesing不会再此视图树上执行。

hit-testing

如图，当用户触摸 viewB.1时， UIApplication对象收到触摸事件，从 key window开始执行hit-testing，首先访问 viewC，由于 pointInside:withEvent:方法返回NO，取消执行并访问 viewB，满足执行，则从右往左开始访问其子视图（视图层级从下往上），找到 viewB.1，它没有子视图，则返回自己。最终 UIWindow对象将 viewB.1作为hitTest视图返回给 UIApplication对象。

hit-testing流程图

可以看到，当某一视图收到 hitTest:withEvent:方法后，它会向所有子视图发送 hitTest:withEvent:方法，若它的没有子视图或所有子视图返回nil，那么就返回自己，所有hit-testing流程最终一定会找到一个对象 UIView/UIWindow去接收触摸事件。
以下是 hitTest:withEvent:可能的实现。

- (UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event {
    if (!self.isUserInteractionEnabled || self.isHidden || self.alpha <= 0.01) {
        return nil;
    }
    if ([self pointInside:point withEvent:event]) {
        for (UIView *subview in [self.subviews reverseObjectEnumerator]) {
            CGPoint convertedPoint = [subview convertPoint:point fromView:self];
            UIView *hitTestView = [subview hitTest:convertedPoint withEvent:event];
            if (hitTestView) {
                return hitTestView;
            }
        }
        return self;
    }
    return nil;
}

responder chain

responder chain是UIResponder对象组成的链形结构，它以first responder为头结点，UIApplication对象为尾节点，事件从头开始在响应链中向上传递。
UIResponder用来设计处理事件，UIApplication, UIViewController, UIView都是其子类，只要它们实现了UIResponder中的钩子方法，就可以响应对应的事件。

UIResponder的继承关系

其中 first responder用来第一个接触事件，可以使用 becomeFirstResponder来设置它，主要要在视图层级已经完全建立之后再设置。

If you try to assign the first responder in viewWillAppear:, your object graph is not yet established, so the becomeFirstResponder method returns NO

默认情况下，fist responder是当前UIWindow中最有可能响应事件的UIView，这由UIkit决定。
iOS中大部分的事件都依赖响应链来找到最终的响应者，在UIResponder的头文件中可以看到，Touch events，Motion events，Remote events，UIControl Action，Text editing，press events等事件都可以在响应链中传递。

寻找响应对象

当UIApplication在处理的事件时，触摸事件会交给hitTest view开始的响应链处理，其他的动作事件，远程事件，系统事件等，会交给first responder开始的响应链处理。
UIKit会将用户事件发送给理论上最合适的对象。所以当程序中的响应者要经过很长的查找路径时，这时就要考虑是否实现是否设计合理了。

UIKit first sends the event to the object that is best suited to handle the event. For touch events, that object is the hit-test view, and for other events, that object is the first responder

对于触摸事件，hit-test视图获得了最先接受触摸对象的机会，但如果它不能处理对应的触摸事件，那么UIKit会沿着以hit-test开头的响应链寻找能够最终的响应者。

The responder chain on iOS

当找到响应者或已经到链尾（UIApplication）仍不能处理，UIKit会停止查找，对于后者，对应的事件会被丢弃。

除了UIResponder对象，UIGestureRecognizer与UIControl也可以响应触摸事件，但它们参与触摸事件响应的方式不同。

1. UIGestureRecognizer在响应链中的位置取决于依附的视图。
2. UIControl参与响应的方式决定于其关联的target。
   UIGestureRecognizer要先于视图收到触摸事件，但需要注意的是，若该视图也可以响应触摸事件（实现了UITouch生命周期函数），那么手势对象并不会阻碍视图的响应，双方是同时响应的，只不过存在先后顺序。
   
   UIGestureRecognizer与UIView的接触事件的次序

响应触摸事件

当确定了响应链后，UIWindow会向hitTest View发送以下方法：

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event;
- (void)touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event; 
- (void)touchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event; 
- (void)touchesCancelled:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event;

这是UIResponder用于响应触摸事件的方法，这些钩子方法的默认实现是向nextResponder转发方法。
当触摸事件在响应链上传递时，判断当前UIResponder能否响应的条件是：其是否实现了touchesBegan方法。
在这些UITouches序列的生命周期方法中，我们可以获取对应UIEvent与UITouch，利用它们所提供的信息，进一步决定如何响应用户的触摸事件。