iOS 事件传递和处理

前言

iPhone拥有很好的用户交互体验，这源于iOS系统对交互事件的高效处理和高优响应； App开发者处理用户交互非常便捷，这源于iOS系统和UIKit对用户操作做了封装和默认处理； 本文围绕iOS的事件传递和处理，探究其具体过程。

正文

什么是事件？

这里讲的事件是用户交互的抽象，像IOHIDEvent和UIEvent都是不同处理阶段的封装。

IOHIDEvent是iOS系统对事件的封装，感兴趣可以看源码IOHIDEvent.h和IOHIDEvent.cpp（HID是Human Interface Device的缩写）。

UIEvent是UIKit封装的描述用户操作类型的对象，可能有touch事件、motion事件、remote-control事件、press事件等。不同事件在响应链中处理方式不同，这里我们主要分析touch事件的传递和处理。

用户点击手机屏幕的过程

App外：用户点击->硬件响应->参数量化->数据转发->App接收。

在用户触摸屏幕之后，屏幕硬件会接受用户的操作，并采集关键的参数传递给IOKit，而IOKit将这些数据打包并传给SpringBoard.app，继而转发给前台App。

App内：子线程接收事件->主线程封装事件->UIWindow启动hitTest确定目标视图->UIApplication开始发送事件->touch事件开始回调。

App启动时便会启动一个com.apple.uikit.eventfetch-thread子线程，负责接收SpringBoard.app转发过来的数据（通过runloop监听source1，查看堆栈中有__CFRunLoopDoSource1），数据会被封装成IOHIDEvent对象，然后转发给主线程；

主线程同样在启动时监听source0，接收eventfetch-thread线程发送的IOHIDEvent数据，再封装成UIEvent，根据UIEvent的类型判断是否需要启动hitTest。motion事件不需要hitTest，touch事件也有部分不需要hitTest，比如说touch结束触发的事件。

确定目标视图之后，UIApplication便会发送事件，将UITouch和UIEvent发送给目标视图，触发其touches系列的方法。

UIKit寻找目标视图的过程

寻找的过程主要依赖两个UIView的方法：-hitTest:withEvent方法和-pointInsdie:withEvent方法。

- (UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event

hitTest方法返回point和event对应的视图；

- (BOOL)pointInside:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event

pointInside方法返回point和event是否在自己当前视图上；

这两个方法UIView都提供了默认实现，hitTest方法默认会调用所有子视图的hitTest方法，如果有一个返回。

UIKit会从UIWindow开始寻找目标视图，先调用UIWindow的hitTest方法询问是否有响应的视图，hitTest方法首先会先调用UIWindow的pointInside方法询问是否在点击范围内。

a.如果pointInside方法返回NO，则证明UIWindow无法响应该事件，hitTest方法会马上返回nil； b.如果pointInside方法返回YES，则证明UIWindow可以响应该事件，hitTest方法会接着调用UIWindow子视图的hitTest方法。

• b1.如果子视图hitTest方法如果有返回视图，则UIWindow的hitTest方法会返回该视图；
• b2.如果所有子视图hitTest方法都没有返回视图，则UIWindow的hitTest方法会返回自己。

UIWindow是UIView的子类，UIView的hitTest方法实现和上述过程一致。

思考： UIView在调用子视图hitTest时，是先调用哪些子视图？

从subview数组的末尾开始调用hitTest，subview数组下标越小，视图层级越低。

UIKit确定目标视图后的过程

当UIKit确定目标视图之后，就会创建UITouch，UITouch的window属性和view属性就是上面过程中的UIWindow和目标视图。

接着UIApplication就会调用sendEvent:方法，接着UIWindow在sendEvent:方法中会调用sendTouchesForEvent:方法，如下图：

UIWindow的sendTouchesForEvent:方法调用的是我们熟悉的touches四大方法： -touchesBegan:withEvent: -touchesMoved:withEvent: -touchesEnded:withEvent: -touchesCancelled:withEvent: 从上一步寻找到的目标视图开始，目标视图会首先被调用touches方法，接着是目标视图的父视图，再是父视图的父视图，如果某个视图是ViewController的.view属性，还会调用ViewController的方法，直到UIWindow、UIApplication、UIApplicationDelegate（我们创建的AppDelegate）。

下面是官方文档给出的回调顺序：（Responder chains in an app）

手势处理发生在哪一步

手势（UIGestureRecognizer）是iPhone的重要交互方式，手势识别 介绍了手势是如何识别，甚至可以添加自定义手势。

UIGestureRecognizer同样有touches系列方法：

手势处理的发生时机我们可以通过手势的touchesBegan:withEvent:方法来看，当我们断点在手势的touchesBegan方法时，我们看到堆栈：

注意到堆栈中的UIApplication的sendEvent:方法，sendEvent是发生在UIKit寻找目标视图过程之后。从另外一种角度来思考，touchesBegan方法中会用到UITouch，而UITouch中的view属性是目标视图，所以手势的处理应该也放在UIKit寻找目标视图之后。

当手势的touchesBegan:withEvent:处理完成之后，便会触发目标视图的touchesBegan方法。

但是当手势识别成功之后，默认会cancel后续touch操作，从目标视图开始的响应链都会收到touchesCancelled方法，而不是正常的touchesEnded方法，堆栈如下：

这个行为也可以通过设置下面的cancelsTouchesInView=NO来避免触发touchesCancelled方法。

注意到不管是手势处理开始的touchesBegan方法，还是手势识别成功后触发touchesCancelled方法，堆栈中都有一个UIGestureEnvironment类。这是一个UIKit的私有类，在网上搜到相关代码介绍：

@interface UIGestureEnvironment : NSObject {
    NSMutableArray * _delayedPresses;
    NSMutableArray * _delayedPressesToSend;
    NSMutableArray * _delayedTouches;
    NSMutableArray * _delayedTouchesToSend;
    UIGestureGraph * _dependencyGraph;
    NSMutableArray * _dirtyGestureRecognizers;
    bool  _dirtyGestureRecognizersUnsorted;
    struct __CFRunLoopObserver { } * _gestureEnvironmentUpdateObserver;
    NSMutableSet * _gestureRecognizersNeedingRemoval;
    NSMutableSet * _gestureRecognizersNeedingReset;
    NSMutableSet * _gestureRecognizersNeedingUpdate;
    NSMapTable * _nodesByGestureRecognizer;
    bool  _updateExclusivity;
}

- (void)addGestureRecognizer:(id)arg1;
- (void)addRequirementForGestureRecognizer:(id)arg1 requiringGestureRecognizerToFail:(id)arg2;
- (bool)gestureRecognizer:(id)arg1 requiresGestureRecognizerToFail:(id)arg2;
- (id)init;
- (void)removeGestureRecognizer:(id)arg1;
...

从头文件的方法声明，我们可以大概知道这是一个手势管理类，手势的添加、移除、响应都在内部完成。

思考:

1、UIButton的点击回调是怎么实现的？ 2、如果给UIButton添加Tap手势，点击UIButton的时候是触发UIButton的Tap手势，还是触发UIButton的点击回调？

总结

所以综上三步，我们可以知道整个流程大概是：

1. 寻找目标视图：UIApplication->UIWindow->ViewController->View->targetView
2. 手势识别：UIGestureEnvironment-> UIGestureRecognizer
3. 响应链回调：targetView->Viewd->ViewController->UIWindow->UIApplication

iOS的用户交互相关非常复杂。由于时间有限，这里仅仅从事件的传递和处理出发，来建立一个基础的认知。

附录

参考文献

手势识别 https://developer.apple.com/documentation/uikit/touches_presses_and_gestures/implementing_a_custom_gesture_recognizer/about_the_gesture_recognizer_state_machine

响应链介绍 https://developer.apple.com/documentation/uikit/touches_presses_and_gestures/using_responders_and_the_responder_chain_to_handle_events?from=from_parent_mindnote

思考题

1、UIButton的点击回调是怎么实现的？

UIButton是UIControl的子类，通过追踪touch事件的变化得到一些UIControl定义的事件（UIControlEvents）；UIButton的点击操作是通过UIControlEvents的事件变化回调来触发，本质依赖的是响应链回调过程中的touches系列方法。

2、如果给UIButton添加Tap手势，点击UIButton的时候是触发UIButton的Tap手势，还是触发UIButton的点击回调？

上文分析了手势的识别是发生在响应链回调之前，也就是tap手势是发生在touches系列方法回调之前，那么Tap手势应该是在UIButton的touches方法之前。如果UIButton监听的是常用的UIControlEventTouchUpInside事件，则不会回调；如果监听的是UIControlEventTouchCancel事件，则在触发完Tap手势之后，还会收到回调。