學習主要框架

• • 框架是一個目錄，包含了共用資源庫，用於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。
  • 共用資源庫定義應用程式可以調用的函數和方法。
  • iOS 提供了許多可在應用程式開發中使用的框架。
  • 要使用一個框架，請將它添加到項目，以便應用程式可以鏈接到它。
  • 大多數應用程式都鏈接到 Foundation、UIKit 和 Core Graphics 框架。根據您為應用程式選取的模板，可能也包括其他框架。
  • 如果一組核心框架無法滿足應用程式的要求，您總是可以將其他框架添加到項目。
  • 每個框架都屬於 iOS 系統的一個層。每個層都建立在它的下層之上。儘可能使用較高級的框架，而非較低級的框架。較高級的框架向較低級的結構提供面向對象的抽象。
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  • Foundation 框架為所有應用程式提供基本的系統服務

    您的應用程式以及 UIKit 和其他框架，都建立在 Foundation 框架的基礎結構之上。

  • Foundation 框架提供許多基本的對象類和數據類型，使其成為應用程式開發的基礎。

  • 它還制定了一些約定（用於取消分配等任務），使您的代碼更加一致，可再用性更好。

    使用 Foundation：

    • 創建和管理集，如數組和字典

    • 訪問儲存在應用程式中的圖像和其他資源

    • 創建和管理字元串

    • 發佈和觀察通知

    • 創建日期和時間對象

    • 自動發現 IP 網路上的設備

    • 操控 URL 流

    • 非同步執行代碼

    在“您的首個 iOS 應用程式”中，您就使用了 Foundation 框架。例如，您使用了 NSString 類的實例，將用戶的輸入儲存在 userName 中。

  • 您還使用了 Foundation 實例方法 initWithFormat:，創建問候語字元串。

    UIKit 框架提供的類，可用於創建基於觸摸的用戶界面

    所有 iOS 應用程式都基於 UIKit。沒有這個框架，就無法交付應用程式。

  • UIKit 提供基礎結構，用於在屏幕上繪圖、處理事件，以及創建通用用戶界面元素。

  • UIKit 還通過管理屏幕上顯示的內容，來組織複雜的應用程式。

    使用 UIKit：

    • 構建和管理用戶界面

    • 處理基於觸摸和運動的事件

    • 顯示文本和網頁內容

    • 優化應用程式以實現多任務

    • 創建自定用戶界面元素

    在“您的首個 iOS 應用程式”中，您使用了 UIKit。檢查應用程式如何啟動時，您看到了 UIApplicationMain 函數，它創建了 UIApplication類（處理傳入的用戶事件）的一個實例。您實現了 UITextFieldDelegate 協議，以便在用戶輕按“Done”鍵時，讓鍵盤消失。事實上，您使用了 UIKit 中的 UITextField、UILabel 和 UIButton 類，創建了整個界面。

    您應該瞭解的其他重要框架

    Core Data、Core Graphics、Core Animation 和 OpenGL ES 框架，是對於應用程式開發很重要的高級技術，因此需要花時間來學習和掌握。

    Core Data 框架管理應用程式的數據模型

    Core Data 管理對象圖。藉助 Core Data，您可以創建模型對象（稱為被管理的對象）。您管理那些對象之間的關係，並通過框架更改數據。

  • Core Data 利用內建的 SQLite 技術，高效地儲存和管理數據。

    使用 Core Data：

    • 存儲對象和從儲存處取回對象

    • 支持基本的撤銷/重做

    • 自動驗證屬性值

    • 對記憶體中的數據進行過濾、分組和整理

    • 使用 NSFetchedResultsController 管理表格視圖中的結果

    • 支持基於文稿的應用程式

    Core Graphics 框架幫助您創建圖形

    高質量的圖形，是所有 iOS 應用程式的一個重要組成部分。在 iOS 中創建圖形的最簡易便捷方法，是將預渲染的圖像與 UIKit 框架的標準視圖和控制配合使用，並讓 iOS 完成繪圖。UIKit 還提供用於自定繪圖的類，包括路徑、顏色、圖案、漸變、圖像、文本和變換。儘可能地使用 UIKit（較高級的框架），而非 Core Graphics（較低級的框架）。

    當您想要編寫在 iOS 和 OS X 之間直接共用的繪圖代碼時，使用 Core Graphics。Core Graphics 框架也稱為 Quartz，它在這兩個平臺上幾乎相同。

    使用 Core Graphics：

    • 製作基於路徑的繪圖

    • 使用邊緣模糊化渲染

    • 添加漸變、圖像和顏色

    • 使用坐標空間變換

    • 創建、顯示和解析 PDF 文稿

    Core Animation 可讓您製作高級動畫和視覺效果

    UIKit 提供的動畫，是建立在 Core Animation 技術之上的。如果您需要超出 UIKit 功能的高級動畫，可以直接使用 Core Animation。

  • Core Animation 介面包含在 Quartz Core 框架中。藉助 Core Animation，您創建不同層次的層對象，並對它們進行操控、旋轉、縮放、變換等等。

  • 通過使用大家所熟悉的 Core Animation 視圖式抽象，您可以創建動態用戶界面，而無需使用低級的圖形 API，如 OpenGL ES 等。

    使用 Core Animation：

    • 創建自定動畫

    • 給圖形添加時序功能

    • 支持關鍵幀動畫

    • 指定圖形佈局約束

    • 將多層更改分組為原子更新

    OpenGL ES 框架提供 2D 和 3D 繪圖工具

    OpenGL ES 支持基礎的 2D 和 3D 繪圖。Apple 實施的 OpenGL ES 標準，與設備硬體緊密協作，為全屏幕游戲類應用程式提供很高的幀速率。

    使用 OpenGL ES：

    • 創建 2D 和 3D 圖形

    • 製作更複雜的圖形，如數據可視化、飛行模擬或視頻游戲。

    • 訪問底層圖形硬體

    瞭解 iOS API 和 OS X API 之間的異同

    如果您是 Mac 開發者，您會發現 Cocoa 和 Cocoa Touch 應用程式都基於類似的技術。它們具有共同的 API，使得從 Cocoa 遷移更簡單。

  • 事實上，部分框架是相同（或幾乎相同）的，例如 Foundation 和 Core Data。但是，其他框架與其 OS X 相應的框架有差異。

  • AppKit 和 UIKit 尤其如此。因此，在將 Mac 應用程式遷移到 iOS 時，必須替換大量界面相關的類，以及與這些類相關的代碼

           將代碼與框架整合

• • 您為 iOS 或 OS X 開發應用程式時，不會是完全孤立的。您將沿用 Apple 和其他人的勞動成果，沿用他們在 Objective-C 框架中開發和收集的類。

  • 框架是運行時可供多個進程共用的類資源庫；它包含支持採用該資源庫進行軟體開發的資源。

  • Cocoa 和 Cocoa Touch 框架，為您提供了一組相互依賴的類，它們共同工作，以構成應用程式的一部分（通常是相當重要的一部分）。

    針對您要編寫的程式，您可以按需從一個 C 函數庫中選用函數，並確定何時調用它們。

  • 另一方面，框架會將某種設計強加於您的程式，或至少強加於您的程式要嘗試解決的某個問題空間。

  • 使用面向對象的框架時，可以調用框架中的類的方法，來執行程式的大部分工作，就和過程化程式中一樣。

  • 但是，您也還需要定製泛型框架行為，並通過實施一些方法，讓框架在適當時候調用這些方法，對框架行為進行調整，以滿足您的需要。

  • 這些方法作為鉤子 (hook)，將您的代碼引入到框架所施加的結構中，增加了能使您的應用程式特征化的行為。

     應用程式由事件驅動

• • 通過考慮應用程式啟動時會發生什麼，可以一窺您編寫的代碼和框架代碼之間的關係。
  • 基本上，應用程式建立一組核心對象，然後將控制權移交給這些對象。
  • 隨著程式的運行，越來越多的對象會被創建，但是程式最初所需的，卻只是足以處理初始任務的結構（即足夠的核心對象網路）。
  • 有兩個主要任務：
  • 繪製應用程式的初始用戶界面。
  • 處理用戶與該用戶界面互動時收到的事件。

• • 初始用戶界面顯示在屏幕上之後，應用程式由外部事件驅動。最重要的外部事件源自用戶（例如輕觸按鈕）。
  • 操作系統將這些事件及其相關信息一起報告給應用程式。該應用程式（由您的代碼和框架代碼組成）處理事件，並相應地更新用戶界面。
  • 應用程式獲取事件，並作出響應（通常是通過繪製部分用戶界面），然後等待下一個事件。
  • 應用程式不斷獲取事件，一個接一個，只要用戶或其他源（例如計時器）發起事件。
  • 從應用程式啟動到終止，它所做的幾乎所有事情，都是由用戶的操作，以事件的形式來驅動。
  • 獲取事件和對事件做出響應的機制，就是主要事件迴圈。
  • 在應用程式的一組核心對象中，有一個對象（即全局應用程式對象）負責管理主要事件迴圈。
  • 它獲取事件，將事件分派給該對象或能最好地處理事件的對象，然後獲取下一個事件。
  • 下圖說明瞭 iOS 中 Cocoa Touch 應用的主要事件迴圈。
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     使用面向對象的框架

• • Cocoa 和 Cocoa Touch 框架不光是將提供各自服務的各個類混雜在一起的雜物袋。
  • 這些面向對象的框架是類的集合，每個類構建一個問題空間，並提供完整的解決方案。
  • 框架提供的不是根據需要可以使用的離散服務（如函數庫），而是制訂並實現整個應用程式的結構，您編寫的代碼則必須適應該結構。
  • 因為此應用程式結構是通用的，您可以使其特殊化，以滿足特定應用的要求。
  • 與其說是設計一個程式，並插入資源庫函數，不如說是將應用程式代碼，插入到框架提供的設計中。
  • 要使用框架，您必須接受它定義的應用程式結構，然後根據需要，儘可能多的使用和定製它的類，將特定的應用進行改造，以適合該結構。
  • 框架中的類相互依賴構成一個整體，並不是單個的。乍一看，在應用程式中要求您的代碼適應框架的結構，似乎有限制性。
  • 事實剛好相反。框架為您提供了很多方式，來修改和擴展其通用行為。
  • 它只要求您接受這樣的觀點，所有應用都以同樣的基本方式來運行，因為這些應用全部基於同樣的結構。
  • 從廣義的隱喻層面而言，Objective-C 框架就像房屋的框架，而應用程式代碼就好比大門、窗戶、壁板和其他元素，是這些東西讓房子與眾不同。
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  • 從使用框架和將代碼與框架整合的觀點看，有兩種總的類：

    • 現成的。一些類定義了現成對象，也就是可以隨時使用的對象。您只需要創建類的實例，然後根據需要使用這些實例。

    • 通用的（或泛型）。對於泛型框架類，您可以（在有些情況下必須）創建它們的子類，並覆蓋某些方法的實現。

    • 通過對它們進行子類化，將代碼引入到應用程式結構中。框架會在適當的時刻，調用子類的方法。

    將泛型框架類子類化，是將程式特定的代碼，整合到框架所提供的結構中的主要技巧。但這並不是唯一技巧，而且在很多情況下，也不是首選的技巧。

  • 在後面的文章中，您將會學習到 Cocoa Touch 和 Cocoa 框架，也包括架構和機制，二者都基於設計模式，可以實現框架對象和自定對象間的更大合作與協調。

    創建子類時，需要做出兩個基本決定：決定從哪個類（超類）繼承和要覆蓋該類的哪個方法

     繼承 Cocoa 或 Cocoa Touch 類

• • 框架（如 UIKit）定義的結構，因為是泛型結構，可供很多類型的應用程式共用。
  • 因為結構是泛型的，所以有一些框架類是抽象的或有意不完整的，這也不足為奇。
  • 這樣的類通常實現大量的常見代碼，但卻讓工作的重要部分，要麼未完成，要麼以安全的預設方式完成。
  • 將特定於應用的行為，添加到框架的主要方式，就是創建其中一個框架類的自定子類。
  • 子類填補了其超類中的這些空隙，提供了框架類所缺少的部分。
  • 自定子類的實例，占據其在框架所定義的對象網路中的位置，也繼承框架與其他對象合作的能力。
  • 要讓應用程式做任何有用的事情，它必須創建至少一個子類，大多數情況下需要創建很多子類

  • 何時創建子類

    子類化是這樣一個過程：重新使用現有的類並將其特殊化，以滿足您的需要。

  • 有時候一個子類所需要做的，僅是覆蓋單個繼承的方法，並讓該方法做一些與原來的行為稍微不同的事情。

  • 其他子類可能添加一個或兩個屬性到其超類中（作為實例變數），然後定義方法來訪問並操作這些屬性，將它們整合到超類行為。

  • 瞭解框架。您應該熟悉框架中的每個類的目的和功能。首先，閱讀開發者資源庫中框架的介紹，然後掃描框架的類的列表。
  • 可能存在著某個類，已經完成了您想要執行的操作。如果找到了一個類，可以完成幾乎所有您想要執行的操作，您算走運了。該類很大可能會是您的自定類的超類。
  • 應該十分明確您要應用程式做什麼。這個忠告適用於應用程式整體，也適用於應用程式的特定部分。
  • 一些框架架構會施加它們自己的子類化要求。例如，如果應用程式是基於文稿的，則必須創建一個抽象的文稿類子類。
  • 定義子類實例扮演的角色。在開發 iOS 或 OS X 應用程式時，“模型－視圖－控制器”設計模式用於為對象分配角色。
  • 視圖對象出現在用戶界面上；模型對象保存應用程式數據（並實施作用於該數據的演算法）；控制器對象充當視圖和模型對象之間的媒介。
  • 瞭解對象所扮演的角色，可以縮窄使用哪個超類的決定。例如，如果想要在 iOS 應用程式中自定繪製，可能必須創建 UIView（為 UIKit 框架中的基礎視圖類）的子類。

  • 儘管子類化在為 iOS 和 OS X 應用程式編程中具有重要作用，但有時候不是解決問題的最佳方式。

  • 如果只想要為一個類添加一些便捷方法，您可能要創建類別，而不是子類。

  • 或者，要加入應用程式特定的行為，可以基於設計模式，使用框架中眾多其他資源中的一種，例如委托。

  • 請記住，一些框架類不可以創建子類。參考文稿告訴您某一個框架類是否該用於創建子類。

  • 覆蓋方法

    您可以創建不重新實施任何超類方法的子類，例如該子類可能添加額外狀態，並定義新的方法來訪問狀態及調用該超類的方法。

  • 但是，對於一些子類而言，主要任務便是實施一組特定的、由超類（或超類所採用的協議中）所聲明的方法。重新實施繼承的方法，稱為覆蓋該方法。

    在框架類中定義的大多數方法，都屬於完整實施；它們的存在是讓您可以調用它們，以獲取該類所提供的服務。

  • 您很少需要覆蓋這些方法，也不應嘗試這麼做。您可以覆蓋其他框架方法，但是很少有必要這麼做。

    然而，一些框架方法是用於被覆蓋的；它們的存在是讓您將程式特定的行為添加到框架。

  • 一般來說，由這些框架實施的方法，所做的工作對您的應用程式來說沒有多大價值，甚至沒有價值。

  • 要將內容賦予這些方法，應用程式必鬚根據自身要求實施這類方法。應用程式運行期間，框架在適當的時候調用這些方法

  • 調用還是覆蓋？

    在子類中覆蓋的框架方法，一般不是要親自調用的方法，至少不是直接的調用。只需要重新實施該方法，剩下的事情就交給框架處理。

  • 事實上，您越是編寫應用程式特定版本的方法，在自己的代碼中調用它的可能性就越小。

  • 一般來說，框架類會聲明公共方法，以便作為開發者的您可以使用它們來執行以下兩項操作中的一項：

    • 調用它們，以使用該類提供的服務。

    • 覆蓋它們，以便將您的代碼引入到框架定義的程式模型中。

    有時候，一個方法同時歸入這兩個類別；在調用時提供有價值的服務，也可以加以策略性的覆蓋。

  • 但是，在大多數情況下，如果方法可供調用，則它已經由框架完全定義，您就不需要再在代碼中重新定義它。

  • 如果是需要在子類中重新實施的方法，框架會用它來執行特定的任務，因此，它會在適當的時候，自行調用該方法。下圖描述兩大類型的框架方法。

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  • 上圖中，自定類 (myMethod) 的假設方法調用由框架實施的 setNeedsDisplay: 方法。

  • 框架做一些工作為繪製建立環境，然後調用框架聲明的方法 drawRect:，該方法則由自定類覆蓋，以執行實際的繪製。

    覆蓋一個方法不必是一項艱巨的任務。通過編寫一兩行代碼，小心地重新實施一個方法，常常就可以對超類行為做出重大改變。

  • 調用超類實現

    覆蓋框架方法時，必須決定是否要替換繼承的方法的行為，或者擴展或補充該行為。

  • 如果想要替換現有的行為，提供自己的方法實現即可；如果想要擴展該行為，調用超類實現並提供自己的代碼即可。

    通過發送消息（與調用方法的消息相同）到 super 來調用超類實現。通過將消息發送給 super，您就將該方法的超類代碼插入到重新實現的調用點。

  • 舉個例子，比如一個假設的 Celebrate 類，定義了一個稱為 performFireworks 的方法。

  • 在框架於視圖中繪畫並播放煙火動畫後，您想在視圖顯示一個橫幅。下圖說明在這種情況下調用 super 的方式：

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  • 因此，決定是否調用 super，基於您打算如何重新實施方法：

    • 如果打算補充超類實現的行為，請調用 super。

    • 如果打算替換超類實現的行為，就不要調用 super。

    如果您要補充超類行為，另一個需要重點考慮的，是何時調用一個方法的超類實現。您可能想超類代碼在執行您的代碼前，就做好它的工作，反之亦然。