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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.hIOHIDEvent.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。

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