ios操作系統(tǒng)的構造原理

　　蘋果手機用戶越來越多，那對于ios操作系統(tǒng)的構造原理大家了解多少呢?下面由學習啦小編為大家整理了ios操作系統(tǒng)的構造原理的相關知識，希望對大家有幫助。

　　ios操作系統(tǒng)的構造原理

　　一、核心操作系統(tǒng)層(Core OS layer)

　　Core OS是用FreeBSD和Mach所改寫的Darwin, 是開源、符合POSIX標準的一個Unix核心。這一層包含或者說是提供了整個iPhone OS的一些基礎功能，比如：硬件驅動, 內存管理，程序管理，線程管理(POSIX)，文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(BSD Socket),以及標準輸入輸出等等，所有這些功能都會通過C語言的API來提供。另外，值得一題的是，這一層最具有UNIX色彩，如果你需要把 UNIX上所開發(fā)的程序移植到iPhone上，多半都會使用到Core OS的API.

　　核心OS層的驅動也提供了硬件和系統(tǒng)框架之間的接口。然而，由于安全的考慮，只有有限的系統(tǒng)框架類能訪問內核和驅動。

　　iPhone OS提供了許多訪問操作系統(tǒng)低層功能的接口集，iPhone 應用通過LibSystem庫來訪問這些功能，這些接口集如下所示：

　　線程(POSIX線程);

　　網(wǎng)絡(BSD sockets);

　　文件系統(tǒng)訪問;

　　標準I/O;

　　Bonjour和DNS服務;

　　現(xiàn)場信息(Locale Information);

　　內存分配;

　　數(shù)學計算。

　　許多Core OS技術的頭文件位于目錄/usr/include/，iPhoneSDK是SDK的安裝目錄。

　　二、核心服務層(Core Services layer)

　　Core Services在Core OS基礎上提供了更為豐富的功能， 它包含了Foundation.Framework和Core Foundation.Framework, 之所以叫Foundation ,就是因為它提供了一系列處理字串，排列，組合，日歷，時間等等的基本功能。Foundation是屬于Objective-C的API，Core Fundation是屬于C的API。另外Core servieces還提供了其他的功能，比如：

　　Security, Core Location, SQLite, 和Address Book. 其中Security是用來處理認證，密碼管理，按安全性管理的; Core Location是用來處理GPS定位的;SQLLite是輕量級的數(shù)據(jù)庫，而AddressBook則用來處理電話薄資料的。下面是具體介紹:

　　(1)電話本

　　電話本框架(AddressBook.framework)提供了保存在手機設備中的電話本編程接口。開發(fā)者能使用該框架訪問和修改存儲在用戶聯(lián)系 人數(shù)據(jù)庫里的記錄。例如，一個聊天程序可以使用該框架獲得可能的聯(lián)系人列表，啟動聊天的進程(Process)，并在視圖上顯示這些聯(lián)系人信息等。

　　(2)核心基礎框架

　　核心基礎框架(CoreFoundation.framework)是基于C語言的接口集，提供iPhone應用的基本數(shù)據(jù)管理和服務功能。該框架 支持如下功能：

　　Collection數(shù)據(jù)類型(Arrays、 Sets等);

　　Bundles;

　　字符串管理;

　　日期和時間管理;

　　原始數(shù)據(jù)塊管理;

　　首選項管理;

　　URL和Stream操作;

　　線程和運行循環(huán)(Run Loops);

　　端口和Socket通信。

　　核心基礎框架與基礎框架是緊密相關的，它們?yōu)橄嗤幕竟δ芴峁┝薕bjective-C接口。如果開發(fā)者混合使用Foundation Objects 和Core Foundation類型，就能充分利用存在兩個框架中的"toll-free bridging"。toll-free bridging意味著開發(fā)者能使用這兩個框架中的任何一個的核心基礎和基礎類型，例如Collection和字符串類型等。每個框架中的類和數(shù)據(jù)類型的 描述注明該對象是否支持toll-free bridged。如果是，它與哪個對象橋接(toll-free bridged)。

　　(3)CFNetwork

　　CFNetwork框架(CFNetwork.framework)是一組高性能的C語言接口集，提供網(wǎng)絡協(xié)議的面向對象的抽象。開發(fā)者可以使用 CFNetwork框架操作協(xié)議棧，并且可以訪問低層的結構如BSD Sockets等。同時，開發(fā)者也能簡化與FTP和HTTP服務器的通信，或解析DNS等任務。使用CFNetwork框架實現(xiàn)的任務如下所示：

　　BSD Sockets;

　　利用SSL或TLS創(chuàng)建加密連接;

　　解析DNS Hosts;

　　解析HTTP協(xié)議，鑒別HTTP和HTTPS服務器;

　　在FTP服務器工作;

　　發(fā)布、解析和瀏覽Bonjour服務。

　　(4)核心位置框架(Core Location Framework)

　　核心位置框架(CoreLocation.framework)主要獲得手機設備當前的經(jīng)緯度，核心位置框架利用附近的GPS、蜂窩基站或Wi- Fi信號信息測量用戶的當前位置。iPhone地圖應用使用這個功能在地圖上顯示用戶的當前位置。開發(fā)者能融合這個技術到自己的應用中，給用戶提供一些位 置信息服務。例如可以提供一個服務：基于用戶的當前位置，查找附近的餐館、商店或設備等。

　　(5)安全框架(Security Framework)

　　iPhone OS除了內置的安全特性外，還提供了外部安全框架(Security.framework)，從而確保應用數(shù)據(jù)的安全性。該框架提供了管理證書、公鑰/私 鑰對和信任策略等的接口。它支持產生加密安全的偽隨機數(shù)，也支持保存在密鑰鏈的證書和密鑰。對于用戶敏感的數(shù)據(jù)，它是安全的知識庫(Secure Repository)。CommonCrypto接口也支持對稱加密、HMAC和數(shù)據(jù)摘要。在iPhone OS里沒有OpenSSL庫，但是數(shù)據(jù)摘要提供的功能在本質上與OpenSSL庫提供的功能是一致的。

　　(6)SQLite

　　iPhone應用中可以嵌入一個小型SQL數(shù)據(jù)庫SQLite，而不需要在遠端運行另一個數(shù)據(jù)庫服務器。開發(fā)者可以創(chuàng)建本地數(shù)據(jù)庫文件，并管理這些 文件中的表格和記錄。數(shù)據(jù)庫SQLite為通用的目的而設計，但仍可以優(yōu)化為快速訪問數(shù)據(jù)庫記錄。訪問數(shù)據(jù)庫SQLite的頭文件位 于/usr/include/sqlite3.h，其中是SDK安裝的目標路徑。

　　(7)支持XML

　　基礎框架提供NSXMLParser類，解析XML文檔元素。libXML2庫提供操作XML內容的功能，這個開放源代碼的庫可以快速解析和編輯 XML數(shù)據(jù)，并且轉換XML內容到HTML。訪問libXML2庫的頭文件位于目錄/usr/include /libxml2/，其中是SDK安裝的目標目錄。

　　三、媒體層(Media layer)

　　如同其名，Media層提供了圖片，音樂，影片等多媒體功能。圖像分為2D圖像和3D圖像， 前者由Quartz2D來支持，后者則是用OpenglES.與音樂對應的模組是Core Audio和OpenAL, Media Player 實現(xiàn)了影片的播放， 而最后還提供了Core Animation來對強大動畫的支持。具體介紹如下:

　　(1)圖像技術(Graphics Technologies)

　　高質量圖像是所有iPhone應用的一個重要的組成部分。任何時候，開發(fā)者可以采用UIKit 框架中已有的視圖和功能以及預定義的圖像來開發(fā)iPhone應用。然而，當UIKit 框架中的視圖和功能不能滿足需求時，開發(fā)者可以應用下面描述的技術和方法來制作視圖。

　　① Quartz。核心圖像框架(CoreGraphics.framework)包含了Quartz 2D畫圖API，Quartz與在Mac OS中采用的矢量圖畫引擎是一樣先進的。Quartz支持基于路徑(Path-based)畫圖、抗混淆(Anti-aliased)重載、梯度 (Gradients)、圖像(Images)、顏色(Colors)、坐標空間轉換(Coordinate-space Transformations)、pdf文檔創(chuàng)建、顯示和解析。雖然API是基于C語言的，它采用基于對象的抽象表征基礎畫圖對象，使得圖像內容易于保存和復用。

　?、?核心動畫(Core Animation)。Quartz核心框架(QuartzCore.framework)包含CoreAnimation接口，Core Animation是一種高級動畫和合成技術，它用優(yōu)化的重載路徑(Rendering Path)實現(xiàn)復雜的動畫和虛擬效果。它用一種高層的Objective-C接口配置動畫和效果，然后重載在硬件上獲得較好的性能。Core Animation集成到iPhone OS 的許多部分，包括UIKit類如UIView，提供許多標準系統(tǒng)行為的動畫。開發(fā)者也能利用這個框架中的Objective-C接口創(chuàng)建客戶化的動畫。

　?、?OpenGL ES。OpenGL ES框架(OpenGLES.framework)符合OpenGL ES v1.1規(guī)范，它提供了一種繪畫2D和3D內容的工具。OpenGL ES 框架是基于C語言的框架，與硬件設備緊密相關，為全屏游戲類應用提供高幀率(high frame rates)。開發(fā)者總是要使用OpenGL框架的EAGL接口，EAGL接口是OpenGL ES框架的一部分，它提供了應用的OpenGL ES畫圖代碼和本地窗口對象的接口。

　　(2)音頻技術(Audio Technologies)

　　iPhone OS的音頻技術為用戶提供了豐富的音頻體驗。它包括音頻回放，高質量的錄音和觸發(fā)設備的振動功能等。

　　iPhone OS的音頻技術支持如下音頻格式：AAC、Apple Lossless(ALAC)、A-law、IMA/ADPCM(IMA4)、Linear PCM、μ-law和Core Audio等。

　?、?核心音頻(Core Audio Family)。核心音頻框架家族(Core Audio family of frameworks)提供了音頻的本地支持，如表16-1所示。Core Audio是一個基于C語言的接口，并支持立體聲(Stereo Audio)。開發(fā)能采用iPhone OS 的Core Audio框架在iPhone 應用中產生、錄制、混合和播放音頻。開發(fā)者也能通過核心音頻訪問手機設備的振動功能。

　　核心音頻框架:

　?、?OpenAL。iPhone OS 也支持開放音頻庫(Open Audio Library， OpenAL)。OpenAL是一個跨平臺的標準，它能傳遞位置音頻(Positional Audio)。開發(fā)者能應用OpenAL在需要位置音頻輸出的游戲或其他應用中實現(xiàn)高性能、高質量的音頻。

　　由于OpenAL是一個跨平臺的標準，采用OpenAL的代碼模塊可以平滑地移植到其他平臺。

　　(3)視頻技術(Video Technologies)

　　iPhone OS通過媒體播放框架(MediaPlayer.framework)支持全屏視頻回放。媒體播放框架支持的視頻文件格式包括.mov, .mp4,.m4v和.3gp，并應用如下壓縮標準：

　?、?H.264 Baseline Profile Level 3.0 video，在30 f/s 的情況下分辨率達到640×480像素。注意：不支持B frames;

　?、?MPEG4規(guī)范的視頻部分;

　?、?眾多的音頻格式，包含在音頻技術的列表里，如AAC、Apple Lossless (ALAC)、A-law、IMA/ADPCM(IMA4)、線性PCM、μ-law和Core Audio等。

　　四、可觸摸層(Cocoa Touch layer)

　　最上面一層是Cocoa Touch，它是Objective-C的API, 其中最核心的部分是UIKit.Framework,應用程序界面上的各種組件，全是由它來提供呈現(xiàn)的，除此之外它還負責處理屏幕上的多點觸摸事件，文字的輸出，圖片,網(wǎng)頁的顯示，相機或文件的存取，以及加速感應的部分等。具體介紹如下:

　　(1)UIKit框架

　　UIKit框架(UIKit.framework)包含Objective-C程序接口，提供實現(xiàn)圖形，事件驅動的iPhone應用的關鍵架構。 iPhone OS中的每一個應用采用這個框架實現(xiàn)如下核心功能：

　　應用管理;

　　支持圖形和窗口;

　　支持觸摸事件處理;

　　用戶接口管理;

　　提供用來表征標準系統(tǒng)視圖和控件的對象;

　　支持文本和Web內容;

　　通過URL scheme與其他應用的集成。

　　為提供基礎性代碼建立應用，UIKit也支持一些與設備相關的特殊功能，如下所示：

　　加速計數(shù)據(jù);

　　內建Camera;

　　用戶圖片庫;

　　設備名稱和模式信息。

　　(2)基礎框架(Foundation Framework)

　　基礎框架(Foundation.framework)支持如下功能：

　　Collection數(shù)據(jù)類型(包括Arrays、Sets);

　　Bundles;

　　字符串管理;

　　日期和時間管理;

　　原始數(shù)據(jù)塊管理;

　　首選項管理;

　　線程和循環(huán);

　　URL和Stream處理;

　　Bonjour;

　　通信端口管理;

　　國際化。

　　(3)電話本UI框架(Address Book UI Framework)

　　電話本UI框架(AddressBookUI.framework)是一個Objective-C標準程序接口，主要用來創(chuàng)建新聯(lián)系人，編輯和選擇 電話本中存在的聯(lián)系人。它簡化了在iPhone應用中顯示聯(lián)系人信息，并確保所有應用使用相同的程序接口，保證應用在不同平臺的一致性。