iOS應用程序一般都是由自己編寫的代碼和系統(tǒng)框架(system frameworks)組成，系統(tǒng)框架提供一些基本infrastructure給所有app來運行，而你提供自己編寫的代碼來定制app的外觀和行為。因此，了解iOS infrastructure和它們如何工作對編寫app是很有幫助的。

Main函數入口

所有基于C編寫的app的入口都是main函數，但iOS應用程序有點不同。不同就是你不需要為iOS應用程序而自己編寫main函數，當你使用Xcode創(chuàng)建工程的時候就已經提供了。除非一些特殊情況，否則你不應該修改Xcode提供的main函數實現(xiàn)。示例代碼如下：

#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"

int main(int argc, char * argv[])
{
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    } 
}

上面實例代碼中有一個很重要的函數UIApplicationMain，它主要是創(chuàng)建app的幾個核心對象來處理以下過程：

1. 從可用Storyboard文件加載用戶界面
2. 調用AppDelegate自定義代碼來做一些初始化設置
3. 將app放入Main Run Loop環(huán)境中來響應和處理與用戶交互產生的事件

應用程序的架構

iOS應用程序都遵循Model-View-Controller的架構，Model負責存儲數據和處理業(yè)務邏輯，View負責顯示數據和與用戶交互，Controller是兩者的中介，協(xié)調Model和View相互協(xié)作。它們的通訊規(guī)則如下：

1. Controller能夠訪問Model和View，Model和View不能互相訪問
   

   MVC Communication - Reference from Stanford University.png

2. 當View與用戶交互產生事件時，使用target-action方式來處理
   

   MVC Communication - Reference from Stanford University.png

3. 當View需要處理一些特殊UI邏輯或獲取數據源時，通過delegate或data source方式交給Controller來處理
   

   MVC Communication - Reference from Stanford University.png

4. Model不能直接與Controller通信，當Model有數據更新時，可以通過Notification或KVO (Key Value Observing)來通知Controller更新View
   

   MVC Communication - Reference from Stanford University.png

了解iOS的MVC設計模式之后，我們從下圖來了解在MVC模式下iOS應用程序有哪些關鍵對象以及它們職責主要是什么？

The Structure of an App.png

• UIApplication對象
  用戶與iOS設備交互時產生的事件(Multitouch Events，Motion Event，Remote Control Event)交由UIApplication對象來分發(fā)給control objects(UIControl)對應的target objects來處理并且管理整個事件循環(huán)，而一些關于app運行時重要事件委托給app delegate來處理。

• App delegate對象
  App delegate對象遵循UIApplicationDelegate協(xié)議，響應app運行時重要事件(app啟動、app內存不足、app終止、切換到另一個app、切回app)，主要用于app在啟動時初始化一些重要數據結構；例如，初始化UIWindow，設置一些屬性，為window添加rootViewController。

• View controller對象
  View Controller有一個view屬性是view層次結構中的根view，你可以添加子view來構建復雜的view；controller有一些viewDidLoad、viewWillAppear等方法來管理view的生命周期；由于它繼承UIResponder，所有還會響應和處理用戶事件。

• Documents和data model對象
  data model對象主要用來存儲數據。例如，餓了么app在搜索切換地址后，有歷史記錄搜索地址歷史，當app下次啟動時，讀取和顯示搜索地址歷史。
  document對象(繼承UIDocument)用來管理一些或所有的data model對象。document對象并不是必須的，但提供一種方便的方式來分組屬于單個文件或多個文件的數據。

• UIWindow對象
  UIWindow對象位于view層次結構中的最頂層，它充當一個基本容器而不顯示內容，如果想顯示內容，添加一個content view到window。
  它也是繼承UIResponder，所以它也是會響應和處理用戶事件。

• View、control、layer對象
  View對象可以通過addSubview和removeFromSuperview 等方法管理view的層次結構，使用layoutIfNeeded和setNeedsLayout等方法布局view的層次結構，當你發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)提供view已經滿足不了你想要的外觀需求時，可以重寫drawRect方法或通過layer屬性來構造復雜的圖形外觀和動畫。還有一點，UIView也是繼承UIResponder，所以也能夠處理用戶事件。
  Control對象通常就是處理特定類型用戶交互的View，常用的有button、switch、text field等。
  除了使用View和Control來構建view層次結構來影響app外觀之外，還可以使用Core Animation框架的Layer對象來渲染view外觀和構建復雜的動畫。

Main Run Loop

一個iOS應用程序的main run loop主要作用是處理所有與用戶相關的事件。UIApplication對象在啟動時就設置main run loop和使用它來處理事件和更新基于view的界面。正如它名字所示，main run loop是運行在應用程序的主線程。這樣就確保與接收到用戶相關的事件被有序地處理。

下圖顯示main run loop的架構和用戶事件最終是怎樣被應用程序處理。當用戶與設備交互時，系統(tǒng)就會生成與交互關聯(lián)的事件，然后被應用程序的UIKit通過一個特殊的端口來分發(fā)。應用程序把事件放入隊列，然后逐個分發(fā)到main run loop來執(zhí)行。UIApplication對象是第一個對象接收到事件，然后決定怎樣處理它。一個touch event通常都被分發(fā)到main window對象，然后依次分發(fā)到發(fā)生觸碰的view。其他event的接收事件對象路徑可能有點不同。

Main Run Loop from Apple Document

大多數的事件通過使用main run loop來分發(fā)，但有些不是。有些事件被發(fā)送到一個delegate對象或傳遞到你提供的block中。想了解更多如何處理大多數類型的事件，其中包括touch、remote control、motion、accelerometer和gyroscopic等事件，請查閱Event Handle Guide for iOS。

應用程序的狀態(tài)和多任務

有時系統(tǒng)會從app一種狀態(tài)切換另一種狀態(tài)來響應系統(tǒng)發(fā)生的事件。例如，當用戶按下home鍵、電話打入、或其他中斷發(fā)生時，當前運行的應用程序會切換狀態(tài)來響應。應用程序的狀態(tài)有以下幾種：

App State from Apple Document

• Not running：app還沒運行
• Inactive：app運行在foreground但沒有接收事件
• Active：app運行在foreground和正在接收事件
• Background：運行在background和正在執(zhí)行代碼
• Suspended：運行在background但沒有執(zhí)行代碼

大多數發(fā)生狀態(tài)轉換時都會調用delegate對象對應的方法來響應app的狀態(tài)改變。下面匯總了delegate對象的所有方法，當app狀態(tài)發(fā)生轉換時，你可能會使用到它們。

• application:willFinishLaunchingWithOptions: - 這個方法是你在啟動時的第一次機會來執(zhí)行代碼
• application:didFinishLaunchingWithOptions: - 這個方法允許你在顯示app給用戶之前執(zhí)行最后的初始化操作
• applicationDidBecomeActive: - app已經切換到active狀態(tài)后需要執(zhí)行的操作
• applicationWillResignActive: - app將要從前臺切換到后臺時需要執(zhí)行的操作
• applicationDidEnterBackground: - app已經進入后臺后需要執(zhí)行的操作
• applicationWillEnterForeground: - app將要從后臺切換到前臺需要執(zhí)行的操作，但app還不是active狀態(tài)
• applicationWillTerminate: - app將要結束時需要執(zhí)行的操作

現(xiàn)在講下app啟動、來回切換app和鎖屏時狀態(tài)的切換和調用對應哪些delegate對象的方法：

• app啟動和active/inactive
  
  Launch and active/inactive from Apple WWDC 2011 Session
  
  如圖所示，當app啟動時，首先由not running狀態(tài)切換到inactive狀態(tài)，此時調用application:didFinishLaunchingWithOptions:方法；然后由inactive狀態(tài)切換到active狀態(tài)，此時調用applicationDidBecomeActive:方法。

Launch and active/inactive 2 from Apple WWDC 2011 Session

當app發(fā)生中斷時，由active狀態(tài)切換到inactive狀態(tài)，此時調用applicationWillResignActive:方法。

• 來回切換app
  
  Switch from an app from Apple WWDC 2011 Session
  
  如圖所示，當切換到另一個app時，由狀態(tài)active切換到inactive，此時調用applicationWillResignActive:方法；然后從inactive狀態(tài)切換到running狀態(tài)，此時調用applicationDidEnterBackground:方法。

Switch to an app from Apple WWDC 2011 Session

• 鎖屏
  
  Device lock from Apple WWDC 2011 Session
  
  如何所示，當手機鎖屏時，由狀態(tài)active切換到inactive，此時調用applicationWillResignActive:；然后再由inactive狀態(tài)切換到running狀態(tài)，此時調用applicationDidEnterBackground:方法。

更多關于app狀態(tài)切換以及調用app delegate哪些方法，請觀看WWDC 2011 Session的session_320__adopting_multitasking_in_your_app視頻。

應用程序的終止

系統(tǒng)常常是為其他app啟動時由于內存不足而回收內存最后需要終止應用程序，但有時也會是由于app很長時間才響應而終止。如果app當時運行在后臺并且沒有暫停，系統(tǒng)會在應用程序終止之前調用applicationWillTerminate:來保存用戶的一些重要數據以便下次啟動時恢復到app原來的狀態(tài)。

總結

本文總結了iOS應用程序從啟動到結束過程中有哪些關鍵對象在參與，以及當用戶與系統(tǒng)交互時產生事件時，系統(tǒng)利用main run loop來管理事件循環(huán)，決定將事件交給系統(tǒng)哪些對象處理和如何處理。而當app啟動、來回切換app和鎖屏時，app的狀態(tài)如何切換和調用對應的哪些app delegate對象來處理。

擴展閱讀

App Programming Guide for iOS
Developing iOS 7 App for iPhone and iPad
深入理解RunLoop
Objective-C Autorelease Pool 的實現(xiàn)原理