macOS开发入门之二：macOS App剖析

欢迎回到《macOS开发入门》！

• 1.在第一部分教程中，我们学习了如何获得macOS app开发所需的工具，以及探索Xcode，学习了如何构建和运行macOS app以及UI设计。
• 2.在第二部门教程中，我们将在Xcode中剖析macOS app的组件。 从macOS app启动的方式，到UI如何构建再而如何用户处理交互进行一个系统性了解。
• 3.在最后部分你将自己上手操作，从无到有的建立你的第一个macOS app。

本文面向完整本系列教程第一部分学习的或者有Xcode使用经验的开发者。我们假定你对macOS app的体系结构了解甚少，如果您已经熟悉macOS的体系结构，那么您可能需要跳过，直到跳到最后一部分。
在本文末尾你将打下一个良好的基础，对macOS app的不同部分如何结合有一个初步的理解，即使可能不知道它们各自如何工作。

提示： 本部分只是讲解macOS app工作原理的背景信息，不涉及代码编写。
只需要坐下来轻松的学习，我们再下一个部分才会编写代码。

macOS app如何启动？

让我们从macOS app的启动来开始我们的学习，在app启动时有三个组件需要我们注意：

• 1.AppDelegate.swift：代码运行的入口， AppDelegate.swift 是一个很重要的文件，负责提供app在整个生命周期中（启动、闲置、进入后台、进入前台、激活、完全退出）与操作系统交互的方法。在运行代码时为你提供来自macOS的通知，例如Handoff请求、命令行参数和推送通知等。
• 2.Main.storyboard：故事板具有指定的“入口点”，这允许系统在app启动时构建UI，这个入口点如图所示：

你可以很清晰的看出来哪些场景将构建出app的初始UI界面。

• 3.Info.plist：在一个app中可以有多个storyboard，那么macOS怎么知道用哪一个来构建初始UI呢？我们可以在 Info.plist 文件中向操作系统提供这个信息，如下图：

Info.plist 文件包含了大量有用的app配置选项，其中许多可以通过Xcode的目标配置面板显示。下图显示了如何在更友好的界面中进行同样的初始storyboard配置：

启动app比较复杂，但这对三个文件的解释您可以了解在哪里交互和配置app的启动选项。现在你已经让你的app运行了，是时候来看看一个非常重要的东西了——app的用户界面UI。

用户界面UI（User interface）

你已经知道app的UI界面是有故事板 storyboard 提供的，在本节中我们将了解不同的UI组件，它们能够提供的效果以及它们如何组织在一起。

Window

你的macOS app可能有一个或多个窗口对象（window objects），窗口就是app负责提供UI组件的一块屏幕区域。当用户更改app的窗口位置或大小时，macOS通过一个window manager来处理。
除了表现app的可视化外观，窗口对象还处理用户使用鼠标和键盘在进行用户交互（user interaction）时所触发的用户事件（user events）。
尽管可以直接与窗口对象（window objects）交互，但是通常窗口对象由窗口控制器（window controllers）管理，特别是在与故事板（storyboards）结合使用的时候。
窗口控制器负责加载窗口对象本身，并允许你在窗口运行周期中挂载不同的事件。
故事板包含至少一个窗口控制器，如图：

窗口控制器（window controllers）是通过NSWindowController类（NSWindowController class）来表现的。当你在配置不同的窗口时，通常要创建不同的子类（subclasses）来实现不同的需求。

Views

窗口提供了app的UI界面的绘图区域，但不负责绘图。由自定义视图(views)负责在屏幕上绘制UI界面。
视图(views)是矩形的，由NSView类（NSView class）表现。视图(views)存在于多层次结构中，即：任何视图可以包含零到多个子视图，允许你使用简单的、可复用的视图组件构建复杂的布局（layout）。

View Controllers

和窗口控制器在故事板中管理窗口一样，视图(views)由视图控制器类（view controller class）管理。视图控制器（view controller）通过直接操作属性或者Cocoa bindings技术，将视图层(view hierarchy)和模型层（model layer）链接起来，这是典型的MVC模式（Model–View–Controller）：

使用视图控制器的好处就是易于复用（reusable），减少重复工作，提高效率。
视图控制器由 NSViewController 表现，允许你在app生命周期中随时执行自定义操作。例如，当视图即将通过 viewWillAppear() 显示在屏幕上时，你可以触发动画；或者在视图层已由 viewDidLoad() 正确加载之后，使用数据填充相关视图。
你的app很可能由一些NSViewController的自定义子类组成，每个子类负责窗口的不同部分。它们是一个app的重要内容，帮助你将基础数据呈现给用户。

View components

AppKit 包含了大量常用的NSView子类，你可以使用它们在屏幕上显示内容。
下面是一些常用的例子：

• Label：显示静态文本，可设置字体和外观。
  
  
  
  
  
• Text Field：用户可编辑的文本控件。 用于从用户收集字符串。
  
  
  
  
  
• Image View：由NSImage object绘制单张图片。
  
  
  
  
  
• Push Button：众多的按钮类型之一，用于响应用户的鼠标点击动作。
  
  
  
  
  
• Table View：用于显示数据集合的许多视图子类的一个列表实例。
  
  
  
  
  
  这些只是一些构建UI界面时常用的视图子类，你可以在Interface Builder的Object library中找到更多：
  
  
  
  
  

Viewing collections

通常情况下，你会希望在你的app的UI界面中同时显示多个模型对象，如：显示一个约会列表、显示相册一张照片。
macOS提供了两种方式来显示模型对象集合，列表视图和集合视图。
和名字一样，列表视图用于显示表格数据，每行一个模型对象，每列显示这些对象的不同属性。





列表视图由单元格组成，可以在屏幕上滚动并在视图之外被回收，数据可以通过一个数据源协议或使用Cocoa Bindings提供。
表格支持排序，编辑和自定义单元格，为您提供了一个非常强大的数据显示视图。
集合视图也是由单元格的集合组成，但是每个单元格就是一个模型对象。这些单元格的布局是完全可自定义的。

和列表视图类似，集合视图数据可以通过一个数据源协议或使用Cocoa Bindings提供.单元格在视图之外时也会被回收，以减少内存占用。
集合视图已内置支持单元格选择、重新排序和分组单元格。

处理用户交互

用户可以使用鼠标、键盘、触摸板以及其他输入设备与macOS系统进行交互。为了协助用户向app输入信息，macOS提供了一个围绕响应者链（responder chain）概念建立的统一的事件分派模型。
通过键盘按键生成的事件称为Key Events，事件通过复杂的路径才能到达app。一些键盘按键事件会被截取在操作系统级别（电源按钮、屏幕亮度、音量），它们不会到达你的app。
Key Events可以是单个按键或组合按键，当事件到达app时，会首先检查它们是否被绑定到菜单项的键盘快捷键。
如果没有被绑定，则再检查它们是否用于浏览你的app的UI用户界面，例如按 Tab 键切换输入框。如果也不是这种情况，窗口在传递Key Events之前会确定当前活动视图（第一响应者，first responder）。这些键盘事件可以解释为对视图的命令或者输入字符。
键盘输入很复杂，因为它可以影响系统和应用程序架构的许多级别，但macOS协助处理它的过程又较长。 在许多情况下，你会发现它“开箱即用”。
鼠标类的事件，先它们被执行的窗口和视图，再传递到相应的自定义子类，事件才会得到适当的处理。响应者类（responder class）包括了点击和移动鼠标时调用的方法（methods）。
触摸板（trackpad）为传统鼠标提供了大量的额外手势，从iOS借来了手势识别器（gesture recognizer）的概念。这样可以把多指触碰动作解释为语义动作，如平移、旋转等。
手势识别器提供了更高水平的鼠标事件的解释，并且将它们与视图相关联，并且可以拦截与该视图相关联的所有类似鼠标的事件。
macOS中的事件处理体系结构相当复杂，但是缺省情况对于处理许多常见情况有很大的帮助。 依赖于响应者链的强大力量，使得在最高级别处理相关事件变得很容易。

菜单 Menus

菜单是与app关联的不同操作的集合，可以出现在不同的地方，包括：

• Menu Bar 即菜单栏，依附于屏幕顶部：
  
  
  
  
  
• Context Menus 上下文菜单，即右键菜单，当用户鼠标右键点击时出现：
  
  
  
  
  
• Dock Menu 当用户长按或右键点击Dock图标时出现：
  
  
  
  

这些菜单你都可以在Interface Builder中进行配置，你可以编辑它们的外观、出现的层次结构以及每个项目关联的操作。

数据层

用户界面UI是macOS app中非常重要的一部分，但它可能不是你的app的全部。大多数app提供了一个用户界面，以便用户可以与底层数据模型进行交互。
数据模型在很大程度上取决于您的app所在的域（AppDomain），构建数据层没有神奇的解决方案。 事实上，通常你将使用Swift中提供的面向对象语言功能来创建一组对app的域进行建模的对象。
非常重要的是，数据层应该从用户界面UI分离出来，使您的app更易于维护并且不易出错。macOS通过Cocoa Bindings支持这种架构，Cocoa Bindings是一种将模型对象连接到UI并确保它们自动保持同步的技术。
你可以创建一个完全独立的动态框架来包含数据层，将其与UI层完全分离。 这可以允许在多个应app中使用相同的数据层， 甚至可能在macOS app和iOS app之间共享，并提高可测试性。
虽然你可以创建自己的数据层，但苹果提供了一个名为Core Data的框架。 这是一个用于创建对象图（object graph）以将整个数据层完全建模的全面框架。 它支持将模型对象的状态持久性存储到磁盘、数据验证、撤销等。
Core Data为Cocoa Bindings提供了强大的支持。这意味着你可以使用Core Data后端，轻而易举的对UI界面进行模型编辑，从而快速创建大量应用程序。

其他有用的Cocoa功能

这篇文章简单阐述了一些常用的Cocoa概念，它们只是这个非常丰富的平台的冰山一角。Cocoa其他的一些功能在构建强大的macOS app时非常有用：

• Networking：除了访问最低级别的网络功能之外，macOS还提供了一个更高级别的API来处理HTTP请求。 网络模型围绕异步会话构建，无缝处理上传和下载的任务列表。
• Location：您可以提供基于定位的服务（主要基于移动设备），但是您可以通过使用Core Location的定位或者MapKit的地图功能获得强大的支持。
• WebKit：Safari是顶级的Web浏览器之一，你可以通过WebKit将强大的渲染引擎集成到你自己的app中。它还包括与内容交互以及渲染HTML内容的能力。