轉(zhuǎn)載?。?！

http://www.cnblogs.com/zhangmangyuan/archive/2013/03/28/iOS.html

做iOS開發(fā)已經(jīng)半年多了，但是感覺對(duì)iOS開發(fā)的理解卻還只停留在表面，昨天剛把兩個(gè)項(xiàng)目結(jié)了，今天打算學(xué)了一下iOS系統(tǒng)的架構(gòu)，以便于更好的理解和開發(fā)。

首先看一下Mac OS 和 iOS 系統(tǒng)架構(gòu)的對(duì)比圖：

從圖上可以看出Mac OS和iOS的系統(tǒng)架構(gòu)層次只有最上面一層不同，Mac是Cocoa框架，而iOS是Cocoa Touch框架，因此Mac OS開發(fā)和iOS開發(fā)是相似的。這里我只分析iOS的系統(tǒng)架構(gòu)：

一、核心操作系統(tǒng)層（Core OS layer）:

Core OS是用FreeBSD和Mach所改寫的Darwin,

是開源、符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)Unix核心。這一層包含或者說(shuō)是提供了整個(gè)iPhone OS的一些基礎(chǔ)功能，比如：硬件驅(qū)動(dòng),

內(nèi)存管理，程序管理，線程管理（POSIX），文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)（BSD

Socket）,以及標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出等等，所有這些功能都會(huì)通過C語(yǔ)言的API來(lái)提供。另外，值得一題的是，這一層最具有UNIX色彩，如果你需要把

UNIX上所開發(fā)的程序移植到iPhone上，多半都會(huì)使用到Core OS的API.

核心OS層的驅(qū)動(dòng)也提供了硬件和系統(tǒng)框架之間的接口。然而，由于安全的考慮，只有有限的系統(tǒng)框架類能訪問內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)。

iPhone OS提供了許多訪問操作系統(tǒng)低層功能的接口集，iPhone 應(yīng)用通過LibSystem庫(kù)來(lái)訪問這些功能，這些接口集如下所示：

線程（POSIX線程）；

網(wǎng)絡(luò)（BSD sockets）；

文件系統(tǒng)訪問；

標(biāo)準(zhǔn)I/O；

Bonjour和DNS服務(wù)；

現(xiàn)場(chǎng)信息（Locale Information）；

內(nèi)存分配；

數(shù)學(xué)計(jì)算。

許多Core OS技術(shù)的頭文件位于目錄/usr/include/，iPhoneSDK是SDK的安裝目錄。

二、核心服務(wù)層（Core Services layer）：

Core Services在Core OS基礎(chǔ)上提供了更為豐富的功能， 它包含了Foundation.Framework和Core Foundation.Framework,

之所以叫Foundation

,就是因?yàn)樗峁┝艘幌盗刑幚碜执?，排列，組合，日歷，時(shí)間等等的基本功能。Foundation是屬于Objective-C的API，Core

Fundation是屬于C的API。另外Core servieces還提供了其他的功能，比如：

Security,

Core Location, SQLite, 和Address Book. 其中Security是用來(lái)處理認(rèn)證，密碼管理，按安全性管理的；

Core

Location是用來(lái)處理GPS定位的；SQLLite是輕量級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)，而AddressBook則用來(lái)處理電話薄資料的。下面是具體介紹:

（1）電話本

電

話本框架（AddressBook.framework）提供了保存在手機(jī)設(shè)備中的電話本編程接口。開發(fā)者能使用該框架訪問和修改存儲(chǔ)在用戶聯(lián)系

人數(shù)據(jù)庫(kù)里的記錄。例如，一個(gè)聊天程序可以使用該框架獲得可能的聯(lián)系人列表，啟動(dòng)聊天的進(jìn)程（Process），并在視圖上顯示這些聯(lián)系人信息等。

（2）核心基礎(chǔ)框架

核心基礎(chǔ)框架（CoreFoundation.framework）是基于C語(yǔ)言的接口集，提供iPhone應(yīng)用的基本數(shù)據(jù)管理和服務(wù)功能。該框架 支持如下功能：

Collection數(shù)據(jù)類型（Arrays、 Sets等）；

Bundles；

字符串管理；

日期和時(shí)間管理；

原始數(shù)據(jù)塊管理；

首選項(xiàng)管理；

URL和Stream操作；

線程和運(yùn)行循環(huán)（Run Loops）；

端口和Socket通信。

核心基礎(chǔ)框架與基礎(chǔ)框架是緊密相關(guān)的，它們?yōu)橄嗤幕竟δ芴峁┝薕bjective-C接口。如果開發(fā)者混合使用

Foundation Objects 和Core Foundation類型，就能充分利用存在兩個(gè)框架中的"toll-free

bridging"。toll-free

bridging意味著開發(fā)者能使用這兩個(gè)框架中的任何一個(gè)的核心基礎(chǔ)和基礎(chǔ)類型，例如Collection和字符串類型等。每個(gè)框架中的類和數(shù)據(jù)類型的

描述注明該對(duì)象是否支持toll-free bridged。如果是，它與哪個(gè)對(duì)象橋接（toll-free bridged）。

（3）CFNetwork

CFNetwork框架（CFNetwork.framework）是一組高性能的C語(yǔ)言接口集，提供網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的面向?qū)ο蟮?/p>

抽象。開發(fā)者可以使用 CFNetwork框架操作協(xié)議棧，并且可以訪問低層的結(jié)構(gòu)如BSD

Sockets等。同時(shí)，開發(fā)者也能簡(jiǎn)化與FTP和HTTP服務(wù)器的通信，或解析DNS等任務(wù)。使用CFNetwork框架實(shí)現(xiàn)的任務(wù)如下所示：

BSD Sockets；

利用SSL或TLS創(chuàng)建加密連接；

解析DNS Hosts；

解析HTTP協(xié)議，鑒別HTTP和HTTPS服務(wù)器；

在FTP服務(wù)器工作；

發(fā)布、解析和瀏覽Bonjour服務(wù)。

（4）核心位置框架（Core Location Framework）

核心位置框架（CoreLocation.framework）主要獲得手機(jī)設(shè)備當(dāng)前的經(jīng)緯度，核心位置框架利用附近

的GPS、蜂窩基站或Wi-

Fi信號(hào)信息測(cè)量用戶的當(dāng)前位置。iPhone地圖應(yīng)用使用這個(gè)功能在地圖上顯示用戶的當(dāng)前位置。開發(fā)者能融合這個(gè)技術(shù)到自己的應(yīng)用中，給用戶提供一些位

置信息服務(wù)。例如可以提供一個(gè)服務(wù)：基于用戶的當(dāng)前位置，查找附近的餐館、商店或設(shè)備等。

（5）安全框架（Security Framework）

iPhone

OS除了內(nèi)置的安全特性外，還提供了外部安全框架（Security.framework），從而確保應(yīng)用數(shù)據(jù)的安全性。該框架提供了管理證書、公鑰/私

鑰對(duì)和信任策略等的接口。它支持產(chǎn)生加密安全的偽隨機(jī)數(shù)，也支持保存在密鑰鏈的證書和密鑰。對(duì)于用戶敏感的數(shù)據(jù)，它是安全的知識(shí)庫(kù)（Secure

Repository）。CommonCrypto接口也支持對(duì)稱加密、HMAC和數(shù)據(jù)摘要。在iPhone

OS里沒有OpenSSL庫(kù)，但是數(shù)據(jù)摘要提供的功能在本質(zhì)上與OpenSSL庫(kù)提供的功能是一致的。

（6）SQLite

iPhone應(yīng)用中可以嵌入一個(gè)小型SQL數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite，而不需要在遠(yuǎn)端運(yùn)行另一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。開發(fā)者可以創(chuàng)建

本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)文件，并管理這些

文件中的表格和記錄。數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite為通用的目的而設(shè)計(jì)，但仍可以優(yōu)化為快速訪問數(shù)據(jù)庫(kù)記錄。訪問數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite的頭文件位

于/usr/include/sqlite3.h，其中是SDK安裝的目標(biāo)路徑。

（7）支持XML

基礎(chǔ)框架提供NSXMLParser類，解析XML文檔元素。libXML2庫(kù)提供操作XML內(nèi)容的功能，這個(gè)開放源代

碼的庫(kù)可以快速解析和編輯

XML數(shù)據(jù)，并且轉(zhuǎn)換XML內(nèi)容到HTML。訪問libXML2庫(kù)的頭文件位于目錄/usr/include

/libxml2/，其中是SDK安裝的目標(biāo)目錄。

三、媒體層（Media layer）:

如同其名，Media層提供了圖片，音樂，影片等多媒體功能。圖像分為2D圖像和3D圖像，

前者由Quartz2D來(lái)支持，后者則是用OpenglES.與音樂對(duì)應(yīng)的模組是Core Audio和OpenAL, Media Player

實(shí)現(xiàn)了影片的播放， 而最后還提供了Core Animation來(lái)對(duì)強(qiáng)大動(dòng)畫的支持。具體介紹如下:

（1）圖像技術(shù)（Graphics Technologies）

高質(zhì)量圖像是所有iPhone應(yīng)用的一個(gè)重要的組成部分。任何時(shí)候，開發(fā)者可以采用UIKit

框架中已有的視圖和功能以及預(yù)定義的圖像來(lái)開發(fā)iPhone應(yīng)用。然而，當(dāng)UIKit

框架中的視圖和功能不能滿足需求時(shí)，開發(fā)者可以應(yīng)用下面描述的技術(shù)和方法來(lái)制作視圖。

① Quartz。核心圖像框架（CoreGraphics.framework）包含了Quartz

2D畫圖API，Quartz與在Mac

OS中采用的矢量圖畫引擎是一樣先進(jìn)的。Quartz支持基于路徑（Path-based）畫圖、抗混淆（Anti-aliased）重載、梯度

（Gradients）、圖像（Images）、顏色（Colors）、坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換（Coordinate-space

Transformations）、pdf文檔創(chuàng)建、顯示和解析。雖然API是基于C語(yǔ)言的，它采用基于對(duì)象的抽象表征基礎(chǔ)畫圖對(duì)象，使得圖像內(nèi)容易于保

存和復(fù)用。

② 核心動(dòng)畫（Core

Animation）。Quartz核心框架（QuartzCore.framework）包含CoreAnimation接口，Core

Animation是一種高級(jí)動(dòng)畫和合成技術(shù)，它用優(yōu)化的重載路徑（Rendering

Path）實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)畫和虛擬效果。它用一種高層的Objective-C接口配置動(dòng)畫和效果，然后重載在硬件上獲得較好的性能。Core

Animation集成到iPhone OS

的許多部分，包括UIKit類如UIView，提供許多標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)行為的動(dòng)畫。開發(fā)者也能利用這個(gè)框架中的Objective-C接口創(chuàng)建客戶化的動(dòng)畫。

③ OpenGL ES。OpenGL ES框架（OpenGLES.framework）符合OpenGL ES

v1.1規(guī)范，它提供了一種繪畫2D和3D內(nèi)容的工具。OpenGL ES

框架是基于Ｃ語(yǔ)言的框架，與硬件設(shè)備緊密相關(guān)，為全屏游戲類應(yīng)用提供高幀率（high frame

rates）。開發(fā)者總是要使用OpenGL框架的EAGL接口，EAGL接口是OpenGL ES框架的一部分，它提供了應(yīng)用的OpenGL

ES畫圖代碼和本地窗口對(duì)象的接口。

（2）音頻技術(shù)（Audio Technologies）

iPhone OS的音頻技術(shù)為用戶提供了豐富的音頻體驗(yàn)。它包括音頻回放，高質(zhì)量的錄音和觸發(fā)設(shè)備的振動(dòng)功能等。

iPhone OS的音頻技術(shù)支持如下音頻格式：AAC、Apple Lossless（ALAC）、A-law、IMA/ADPCM（IMA4）、Linear PCM、μ-law和Core Audio等。

① 核心音頻（Core Audio Family）。核心音頻框架家族（Core Audio family of

frameworks）提供了音頻的本地支持，如表16-1所示。Core Audio是一個(gè)基于C語(yǔ)言的接口，并支持立體聲（Stereo

Audio）。開發(fā)能采用iPhone OS 的Core Audio框架在iPhone

應(yīng)用中產(chǎn)生、錄制、混合和播放音頻。開發(fā)者也能通過核心音頻訪問手機(jī)設(shè)備的振動(dòng)功能。

核心音頻框架:

框架（Framework）

服務(wù)（Service）

CoreAudio.framework

定義核心音頻的音頻數(shù)據(jù)類型

AudioUnit.framework

提供音頻和流媒體文件的

回放和錄制，并且管理音

頻文件和播放提示聲音

AudioToolbox.framework

提供使用內(nèi)置音頻單元服務(wù)，

音頻處理模塊

② OpenAL。iPhone OS 也支持開放音頻庫(kù)（Open Audio Library， OpenAL）。OpenAL是一個(gè)跨平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，它能傳遞位置音頻（Positional Audio）。開發(fā)者能應(yīng)用OpenAL在需要位置音頻輸出的游戲或其他應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高性能、高質(zhì)量的音頻。

由于OpenAL是一個(gè)跨平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，采用OpenAL的代碼模塊可以平滑地移植到其他平臺(tái)。

（3）視頻技術(shù)（Video Technologies）

iPhone OS通過媒體播放框架（MediaPlayer.framework）支持全屏視頻回放。媒體播放框架支持的視頻文件格式包括.mov, .mp4,.m4v和.3gp，并應(yīng)用如下壓縮標(biāo)準(zhǔn)：

① H.264 Baseline Profile Level 3.0 video，在30 f/s 的情況下分辨率達(dá)到640×480像素。注意：不支持B frames；

② MPEG4規(guī)范的視頻部分；

③ 眾多的音頻格式，包含在音頻技術(shù)的列表里，如AAC、Apple Lossless （ALAC）、A-law、IMA/ADPCM（IMA4）、線性PCM、μ-law和Core Audio等。

四、可觸摸層（Cocoa Touch layer）：

最上面一層是Cocoa Touch，它是Objective-C的API,

其中最核心的部分是UIKit.Framework,應(yīng)用程序界面上的各種組件，全是由它來(lái)提供呈現(xiàn)的，除此之外它還負(fù)責(zé)處理屏幕上的多點(diǎn)觸摸事件，文字

的輸出，圖片,網(wǎng)頁(yè)的顯示，相機(jī)或文件的存取，以及加速感應(yīng)的部分等。具體介紹如下:

（1）UIKit框架

UIKit框架（UIKit.framework）包含Objective-C程序接口，提供實(shí)現(xiàn)圖形，事件驅(qū)動(dòng)的iPhone應(yīng)用的關(guān)鍵架構(gòu)。 iPhone OS中的每一個(gè)應(yīng)用采用這個(gè)框架實(shí)現(xiàn)如下核心功能：

應(yīng)用管理；

支持圖形和窗口；

支持觸摸事件處理；

用戶接口管理；

提供用來(lái)表征標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)視圖和控件的對(duì)象；

支持文本和Web內(nèi)容；

通過URL scheme與其他應(yīng)用的集成。

為提供基礎(chǔ)性代碼建立應(yīng)用，UIKit也支持一些與設(shè)備相關(guān)的特殊功能，如下所示：

加速計(jì)數(shù)據(jù)；

內(nèi)建Camera；

用戶圖片庫(kù)；

設(shè)備名稱和模式信息。

（2）基礎(chǔ)框架（Foundation Framework）

基礎(chǔ)框架（Foundation.framework）支持如下功能：

Collection數(shù)據(jù)類型（包括Arrays、Sets）；

Bundles；

字符串管理；

日期和時(shí)間管理；

原始數(shù)據(jù)塊管理；

首選項(xiàng)管理；

線程和循環(huán)；

URL和Stream處理；

Bonjour；

通信端口管理；

國(guó)際化。

（3）電話本UI框架（Address Book UI Framework）

電

話本UI框架（AddressBookUI.framework）是一個(gè)Objective-C標(biāo)準(zhǔn)程序接口，主要用來(lái)創(chuàng)建新聯(lián)系人，編輯和選擇

電話本中存在的聯(lián)系人。它簡(jiǎn)化了在iPhone應(yīng)用中顯示聯(lián)系人信息，并確保所有應(yīng)用使用相同的程序接口，保證應(yīng)用在不同平臺(tái)的一致性。

總結(jié):

當(dāng)我們要開發(fā)iPhone程序的時(shí)候，首先要現(xiàn)從上層入手，優(yōu)先使用Objective-C封裝后的庫(kù)，也就是通過

UIKit.framework搭配Foundation.framework來(lái)進(jìn)行開發(fā)，而當(dāng)面對(duì)一些比較復(fù)雜的功能時(shí)，像是多媒體的處理或是繪圖，再

往下層去找尋相關(guān)的framwork開完成。