iOS UIKit：App
1、App生命周期
IOS架构是由许多设计模式实现，如model-view-controller 和 delegation模式。
1.1 main函数
与其它框架类似，IOS框架的入口也是从main函数，但是无需程序猿去实现这个main函数，Xcode已经帮我们实现了，在main函数中启动UI框架，其实它是调用了UIApplicationMain函数。
main函数在项目的Supporting Files/main.m文件中：
2 #import "AppDelegate.h"
3 int main(int argc, char * argv[])
4 {
5 @autoreleasepool {
6 return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
7 }
8 }
当执行UIApplicationMain函数后，IOS会自动执行如下的操作：
1) 首先，根据传递给UIApplicationMain函数的类名，IOS创建了一个app delegate对象。
2) 接着，创建一个新的UIWindow对象，并将其赋值给main screen。
3) 如果用户定义了app delegate有实现一个window属性，那么将上述新创建的UIWindow对象赋给window属性。
4) 根据app的属性列表文件（property list file）提供的信息，加载main storyboard文件。
5) 然后，实例化main storyboard文件中的起始view controller（initial view controller）。
6) 将window对象的rootViewController属性设置为上述新创建的起始view controller对象。
7) 进而，IOS将调用app delegate对象的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法。
8) 最后，IOS调用window对象的makeKeyAndVisible方法将window对象显示在屏幕中。
当在4)中，若不能识别main storyboard文件时，UIApplicationMain函数将不在执行后续步骤，转而执行app delegate对象的如下方法。用户可以实现类似的内容：
2 {
3 self.window = [[UIWindow alloc] initWithFrame:[[UIScreen mainScreen] bounds]];
4 UIStoryboard *storyboard = [UIStoryboard storyboardWithName:@"MyStoryboard" bundle:nil];
5 MainViewController *mainViewController = [storyboard instantiateInitialViewController];
6 self.window.rootViewController = mainViewController;
7 // code to configure the view controller would go here
8 [self.window makeKeyAndVisible];
9 return YES;
10 }
1.2 app架构
在main中调用了UIApplicationMain函数，在该函数设置了一些关键对象而且启动的app。而这些关键对象的中心是UIApplication对象，它的工作是促进用户与系统中的其它对象进行交互，如图 11所示。
图 11 IOS架构的关键对象
IOS架构采用mvc模式组织系统中的对象，它将app的数据、业务逻辑与可视化组建分开，从而实现松耦合的关系。
1.3 main Run Loop
在UIApplication对象中设置了 run loop，它不断了接收设备产生的事件，从而将事件传递给了事件响应者，如图 12所示。
图 12 main run loop事件处理
1.4 运行状态
IOS app其实就是UIApplication对象，该对象在生命周期的任何时刻都存在如表 11的状态，其中各个状态之间还存在如图 13所示的状态变化图，当app发生状态变化时会调用UIApplicationDelegate协议的某个方法，具体方法可参考帮助文档。
表 11 app状态
|
状态 |
描述 |
|
Not Runing（非运行） |
应用没有运行，或者是正在运行但被系统终止 |
|
Inactive（前台非活动） |
应用正在前台运行但当前没有接收到事件（可能在执行其它代码） |
|
Active（前台活动） |
应用正在前台运行并且能接受到事件，这是正常的前台状态 |
|
Background（后台） |
应用进入后台后，依然能够执行代码。如果有可执行的代码，就会执行代码；如果没有可执行的代码或者将可执行的代码执行完毕，应用会马上进入挂起状态。 |
|
Suspended（挂起） |
处于挂起的应用进入一种"冷冻"状态，不能执行任何代码。如果系统内存不够，应用会被终止。 |
图 13 IOS app状态变化图
2、后台执行
当用户不使用app时，那么系统将app转换为后台执行（background）。但一般情况下，app只是在background状态做短暂的停留，随即会马上进入挂起状态（suspended）。当然也可以延长在挂起状态的时间。
2.1 有限执行任务
进入background的app将很快进入suspended。如果需要app进入background后增加一些额外的时间来完成任务，那么可以调用如下两个UIApplication对象的方法来向系统申请，让app不立即进入suspended状态：
2 -(UIBackgroundTaskIdentifier)beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:(void(^)(void))handler
调用这两个方法之一能够执行申请一些额外的时间来完成任务，但在任务完成后，需要调用endBackgroundTask: 方法来通知系统任务已经完成，从而系统可以挂起该app。
如下的例子展示了app在进入后台时，创建一个长时间运行的任务。在这个例子中，将任务提交到异步的dispatch queue中去执行，这么做是为了applicationDidEnterBackground方法能够及时返回，防止主线程发生阻塞。
2 {
3 _bgTask = [application beginBackgroundTaskWithName:@"MyTask" expirationHandler:^{
4 [application endBackgroundTask:_bgTask];
5 _bgTask = UIBackgroundTaskInvalid;
6 }];
7
8 // Start the long-running task and return immediately.
9 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
10 // Do the work associated with the task, preferably in chunks.
11 NSLog(@"hello world");
12 [application endBackgroundTask:_bgTask];
13 _bgTask = UIBackgroundTaskInvalid;
14 });
15 }
2.2 后台下载任务
为了支持app在后台继续下载，应该使用NSURLSession对象进行下载。当使用NSURLSession配置后台下载任务时，系统将创建独立的进程来控制这些下载任务，从而如果app被挂起或结束，那么系统将在后台继续下载这些任务，并且当任务下载完成后，可以重新调起app。
关于如何配置和创建NSURLSession对象，可以参考另一篇文章《iOS 网络编程：session》。一旦配置完NSURLSession对象后，任务的下载或上传的控制权将转移给的系统，从而：
1) 如果任务已经完成，并且app仍处于运行状态（前台或后台），那么session对象将通知delegate；
2) 如果任务还没完成，并且app已经被系统结束，那么系统将持续在后台管理下载任务；
3) 如果任务还没完成，并且app被用户终止了，那么系统将取消下载任务。
2.3 实现长时任务
2.3.1 后台执行任务类型
对于需要长时间执行的任务，必须通过系统的许可才能在后台执行（不会被挂起）。在IOS中只有如下的几种类型才允许长时间在后台执行：
1) app在后台执行一些用户听得见的内容，如音乐播放器；
2) app在后台路径内容；
3) app持续获取用户的位置信息，如导航app；
4) app支持Voice over Internet Protocol (VoIP)，VoIP是一种协议。
5) app需要频繁处理下载内容；
6) app频繁接受外部设备的信息。
2.3.2 声明app后台类型
若需要app能在后台运行，必须在项目的Info.plist文件中进行声明。即在文件中的"Required background modes"中添加一项app支持的后台类型，如图 21所示。
图 21 声明app后台支持类型
3、app状态转换策略
app有很多状态，而且当状态发生变化时将会通知app对象，即通知app delegate协议。从而可以在app delegate方法中监听app的状态变化，从而做出合适的响应。
3.1 启动时间
在app启动时，系统将自动加载主storyboard文件和初始view controller。其中app的启动时间是从调用delegate的application:willFinishLaunchingWithOptions: 方法开始到application:didFinishLaunchingWithOptions:方法调用结束这段时间，系统将尽可能的减少app的启动时间，所以app启动的时间将控制在5s内。如果在这5s内app没有完成启动，那么系统将不负责任的结束它。所以对于需要初始化的内容应该放在第二线程进行，从而提供启动的时间性能。
3.1.1 启动周期
当app被启动时，它将从 not running状态转变为active状态或者是background状态。简单地说，在app启动时，系统将创建一个进程来运行main函数，然后该main函数再调用了UIApplicationMain函数来初始化UI界面。
1) not running状态转换为active状态
如图 31所示，展示了app从开始启动到进入前台active状态的过程，包括调用的app Delegate方法的细节。
图 31 启动app进入foreground状态
2) not running状态转换为background状态
app也有可能在启动后直接进入后台状态，如图 32展示的就是app从启动到进入后台的过程。过程与进入前台类似，只是后半段不同。注意的是后台转换过程也是会加载用户的interface文件，只是没有在窗口中显示。
图 32 启动app进入background状态
3.1.2 横屏模式启动
app有两种显示模式：Landscape（横屏）和portrait（竖屏），默认是portrait模式。目前有两种方式来设置显示的方式：
1) 界面设计
界面显示非常简单，只需在项目的设置中指定支持的方向即可，如图 33所示。
图 33 显示模式设置
2) 代码设计
代码方式是通过在view controller类中重载supportedInterfaceOrientations方法，返回想要显示的方向，如下所示。
2 {
3 return UIInterfaceOrientationMaskLandscapeLeft;
4 }
3.2 短暂中断
Alert-based中断将导致app的控制权丢失，但app仍然在前台执行，只是不能接收来自系统的触摸事件（能够接收其它类型的事件）。比如一个来电中断发生了，那么app将转换为inactive状态，app将一直保持这个状态，直到中断结束。
如图 34所示，当一个事件发生时，用户的处理过程，如果用户不忽略这个中断，那么app将进入inactive状态，同时跳入其它app中。
图 34 alert-based中断的处理过程
3.3 进入前台
当app返回到前台时，应该重新启动那些进入后台被暂停的任务，其状态变化如图 35所示。
图 35 从后台转入前台的状态变化
3.4 进入后台
当用户按了Home按钮、按了Sleep/Wake按钮，或是系统系统了另外的app，那么当起的app将从前台状态进入后台状态，如图 36所示。在applicationDidEnterBackground：方法返回后，大多数app将快速进入suspended 状态，当然若需要额外的时间在后台状态执行，那么也可以继续执行。
图 36 从前台进入后台的状态变化
在进入后台状态后若发生了一些view内容的变化，可以调用snapshotViewAfterScreenUpdates: 方法手动更新主view的内容。当然在后台状态返回后，即进入前台后，app也会自动更新发生变化的内容。
4、参考文献
[1] App programming guide for IOS.
