What Is Cocoa?

Cocoa是OS X和iOS操作系统的应用程序环境。它由面向对象类库、运行时和集成开发环境组成。

The Cocoa Environment

Cocoa是一个面向对象框架集，为OS X和iOS应用程序提供了一个运行时环境。Cocoa是OS X上一个出众的应用程序环境，并且是iOS上唯一的应用程序环境。

Introducing Cocoa

与所有应用程序环境一样，Cocoa有运行时和开发两个方面。

在运行时方面，Cocoa应用程序展示用户界面，并且与操作系统其它可视化组件紧密集成；如在OS X中，这些应用有Finder,Dock及其它应用程序。

但是，程序员更感兴趣的是开发方面。Cocoa提供了一个类库用于创建应用程序。

在开发 Cocoa 软件的时候,您可以使用多种编程语言。基本的语言是 Objective-C。Objective-C 拥有自己 的 Cocoa 运行环境,是 ANSI C 的超集,它在 ANSI C 的语法和语义特性上进行扩展,使之支持面向对象的编程。由于 Objective-C 是基于 ANSI C 的,您可以自由地将 C 代码直接和 Objective-C 代码混合在一起。而且,您的代码可以调用非 Cocoa 的编 程接口中定义的所有函数,比如 Carbon 和 BSD。您甚至可以将 C++代码混合到 Cocoa 代码中,并将它们 连接在同一个执行文件中。

最重要的是Cocoa类库，它为OS X提供了Foundation和AppKit两个框架，为iOS提供了Foundation和UIKit两个框架。和所有框架一样,这两个框架不仅包含动态共享库(有时是几个兼容版本的库),还包含头文件、API文档、和相关的资源。Foundation和AppKit或UIKit将Cocoa可编程接口分为非图形用户接口相关和图形用户接口相关两部分。

How Cocoa Fits into OS X

Cocoa in the architecture of OS X

How Cocoa Fits into iOS

Cocoa in the architecture of iOS

通常，iOS的系统库和框架包括UIKit是OS X上系统库和框架的子集。

下面是iOS架构上每一层的简要总结：

  • Core OS.
        这一层包含了内核、文件系统、基础网络、安全、电源管理和各种设备驱动。它也包含了一些系统库。
  • Core Services.
        这层框架提供了核心服务，比如字符串处理、集合管理、网络、URL工具、联系人管理和首选项等。同样提供了设备硬件特性的服务，比如GPS,加速计等。包括了Core Location,Core Motion和System Configuration.
    这一层包含了Foundation和Core Foundation框架，为通用数据类型提供抽象，比如字符串和集合。也包含了Core Data，对象持久化框架。
  • Media.
        这层框架依赖Core Services 层，为Cocoa Touch层提供绘图和多媒体服务。包括Core Graphics,Core Text,OpenGL ES,Core Animation,AVFoundation,Core Audio,video playback.
  • Cocoa Touch.
        这层框架直接支持iOS应用程序，包括Game Kit,Map Kit,iAd等。
    Cocoa Touch和Core Services层都有Objective-C框架，对iOS应用程序是极其重要的，是iOS上的核心框架。
  • UIKit。
        这个框架提供了在用户界面上显示的对象和为程序行为定义结构，包括事件处理和绘图。
  • Foundation.
        这个框架定义了对象的基本行为，为它们的管理建立机制，提供基础数据类型，集合，和操作系统服务。Foundation本质上是Core Foundation的面向对象版本。

The Cocoa Frameworks

是什么使用一个程序成为Cocoa程序呢？不是某个语言，因为在Cocoa开发中可以使用几种语言，也不是某个开发工具，因为可以使用命令行创建Cocoa程序。那么，Cocoa程序的共同点是什么呢？使它们独具特色的是它们都是由继承自根类NSObject的对像组成，并且最终都基于Objective-C运行时，这种说法对于所有Cocoa框架都是正确的。

  • OS X: Foundation and AppKit
  • iOS: Foundation and UIKit

Foundation

Foundation框架定义了基础类库可用于任何类型的Cocoa程序。

Foundation框架基于下面一些目标来设计：

  1. 为诸如内存管理、对象改变、和通告这样的事物定义基本的对象行为和引入一致的规则。 
  2. 通过程序包技术和 Unicode 字符串(和其它技术一起)支持国际化和本地化。
  3. 支持对象的持久保存。
  4. 支持对象的分发。
  5. 在一定程度上独立于操作系统,以支持移植。
  6. 为编程的元类型提供对象封装或等价物,比如数值、字符串、和集合,以及为访问底层系统实体 和服务提供工具类,比如端口、线程、和文件系统。

Foundation Paradigms and Policies

Foundation 为 Cocoa 编程引入了几个范式和策略,以保证程序中的对象在特定的环境下具有一致的行为 和期望。包括: 

  1. 对象的所有权和对象的清除。Foundation 建立了一个对象所有权策略,用以代替垃圾收集机制。 该策略指定对象需要释放自己创建、拷贝、或显式保留的其它对象。NSObject(类和协议)定义了 保留和释放对象的方法。自动释放池(在 NSAutoreleasePool 类中定义)实现了一种迟缓释放 (delayed-release)机制,使 Cocoa 程序在处理不由调用者负责的返回对象上有一个一致的规则。
  2. 可变类的变体。在Foundation中,很多值和容器类的不可变类都有一个可以修改的变体,可变类 总是不可变类的子类。如果您需要动态地改变一个经过封装的值,或者改变这种对象的所属关系,可 以创建一个可变类的实例。由于它是从相应的不可变类继承下来的,所以您可以在接受不可变类型参 数的方法中传入可变类的实例。
  3. 类簇。类簇是一个抽象类及一组私有的具体子类的组合,抽象类是这些子类的雨伞接口。根据不 同的上下文(特别是创建对象所用的方法),类簇可以为您返回恰当的、经过优化的类实例。举例来 说,NSString和NSMutableString就是针对不同的存储需要进行优化的各种私有子类实例的经纪 类。
  4. 通知。通知是Cocoa的主要设计模式。它基于广播机制,该机制使一个对象(称为观察者)可以 在另一个对象进行某种任务或遇到某种情况时,以用户或系统事件的方式得到通告。产生通告的对象 可能并不知道通告观察者的存在或身份。有几种类型的通告:同步、异步、和分布式通告。Foundation 的通告机制由NSNotification、NSNotificationCenter、NSNotificationQueue、和 NSDistributedNotificationCenter类实现的。

Foundation Classes

Foundation类层次的根是NSObject类,它(和NSObject及NSCopying协议一起)定义了基本的对象属性 和行为。 

The Foundation class hierarchy，（蓝色部分是OS X和iOS共有的，灰色部分是OS X独有的）

将这些类进行逻辑分组，这些组中特别重要的类是值对象和集合：

  • 值对象。
    值对象封装各种基元类型的值，包括strings, numbers(integers and floating-point values), dates, structures, pointers.它们以适当的方式间接访问值和操纵它们。当你比较同一类型的值对象时，比较的是封装的值，而不是它们的指针值。值对象经常是其它对象的属性，包括自定义的对象。
    当然，你可能在程序中直接使用标量和其它基元类型。
    一些值对象的类有不变和可变之分，例如：NSData and NSMutableData,不可变的对象值不能改变。
    下面是值对象的要点描述：
    1. NSValue类的实例包装了ANSI C或Objective-C数据，例如，标量类型如及指针和结构的浮点数据
    2. NSNumber是NSValue的子类，对数值的包装，如 int,float,double
    3. NSData为字节流提供面向对象的存储。这个类中提供了写和读文件系统的方法
    4. NSDate、 NSCalendarDate、NSTimeZone、NSCalendar、NSDateComponents、和 NSLocale 类提供代表 时间、日期、日历、和地域设置(locales)的对象。它们包含的方法可以用于计算日期和时间差、以 各种格式显示日期和时间、以及调整世界上各个位置时间和日期。
    5. NSString 是另一类值对象,负责为以 null 结尾的、具有特定编码的字节数组提供面向 对象的存储空间。它支持对 UTF-16、UTF-8、MacRoman、和很多其它编码的字符串之间进行转换。 NSString 还提供对字符串进行检索、组合、和比较、以及对文件系统路径进行操作的方法。您可以用 NSScanner 对象来对 NSString 对象中的数字和词进行解析。NSCharacterSet(显示在框图中 的集合类部分)代表可以在各个 NSString 和 NSScanner 方法中使用的一组字符。


  • 集合。
    集合是以一定的顺序存储和访问其它对象(通常是数值)的对象。NSArray 的索引从 0 开 始,NSDictionary 使用键-值对,而 NSSet 则负责对象的随机存储(NSCountedSet 类使集合具有 唯一标识)。通过 NSEnumerator 对象,您可以访问一个集合中的元素序列。集合对象是属性列表 的必要元素,和其它所有对象一样,它也可以被归档和分发。
  • 操作系统服务。
  • 通知。
  • 归档和序列化。
  • 表达式和条件判断。
  • Objective-C 语言服务。
  • XML processing.
  • Spotlight queries.
  • Distributed objects.

UIKit (iOS)

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