什麼是 Cocoa，和 Objective-C 有什麼關係？開發 iOS 應用這兩者都要學習嗎？

01-02

簡單來說，

Objective-C 就是一種編程語言，是C的超集，與你耳熟能詳的 C，C++, C#, Java 平級。

Cocoa 是一套框架和運行時支持，簡單來說就是 API 應用程序介面。與你耳熟能詳的 MFC，dot Net，C 標準庫平級。OS X 上有兩種主要框架，Cocoa 和 Carbon，Carbon 已經老去，可以不用關注。(相對應的 Cocoa touch 是 Cocoa 在 iOS 上的實現，也是 iOS 上唯一的框架，iOS 無 Carbon)。

開發 iOS App，簡單來說，你完全可以將兩者混為一談，因為 ObjC 是開發語言，Cocoa touch 是框架，兩者配合才能寫出 App 來。學習 ObjC，主要是學習其語法，語義和編程習慣，而學習 Cocoa touch，使你明白 iOS API。

Cocoa框架是iOS應用程序的基礎，了解Cocoa框架，對開發iOS應用有很大的幫助。

1、Cocoa是什麼？

Cocoa是OS X和 iOS操作系統的程序的運行環境。

是什麼因素使一個程序成為Cocoa程序呢？不是編程語言，因為在Cocoa開發中你可以使用各種語言；也不是開發工具，你可以在命令行上就可以創建Cocoa程序。Cocoa程序可以這麼說，它是由一些對象組成，而這些對象的類最後都是繼承於它們的根類：NSObject。而且它們都是基於Objective-C運行環境的。

1.1、Cocoa框架

iOS中，Cocoa眾多框架中最重要最基本的兩個框架是：Foundation 和 UIKit。

Foundation 和界面無關，也可以說和界面無關的類基本是Foundation框架的，和界面相關的是UIKit框架。

這兩個框架在系統中處於的位置如圖：

1.2、Foundation框架

好吧，那我們看看兩個框架的類組織架構圖，第一個先看Foundation的，三個圖，包括了Foundation所以的類，圖中灰色的是iOS不支持的，灰色部分是OS X系統的。

將上圖Foundation框架中的類進行邏輯分類如下：

值對象
集合
操作系統服務包括下面三個：文件系統和URL 進程間通訊。 這個範疇中的大部分類代表不同的系統埠、套接字、和名字伺服器，對實現底層的IPC很有用。NSPipe代表一個BSD管道，即一種進程間的單向通訊通道。 線程和子任務。 NSThread類使您可以創建多線程的程序，而各種鎖（lock）類則為彼此競爭的線程在訪問進程資源時提供各種控制機制。通過NSTask，您的程序可以分出一個子進程來執行其它工作或進行進度監控。
通知
歸檔和序列化
表達式和條件判斷
Objective-C語言服務

1.3 UIKit框架

應用程序可以通過三種方式使用UIKit創建界面

在用戶界面工具（interface Buidler）從對象庫里拖拽窗口，視圖或者其他的對象使用。
用代碼創建
通過繼承UIView類或間接繼承UIView類實現自定義用戶界面

框架類組織架構圖：

在圖中可以看出，responder 類是圖中最大分支的根類，UIResponder為處理響應事件和響應鏈定義了界面和默認行為。當用戶用手指滾動列表或者在虛擬鍵盤上輸入時，UIKit就生成時間傳送給UIResponder響應鏈，直到鏈中有對象處理這個事件。相應的核心對象，比如：UIApplication ，UIWindow，UIView都直接或間接的從UIResponder繼承。

2、Cocoa對象

2.1 Objective-C是面向對象的語言

Objective-C和ref="http://lib.csdn.net/base/java">Java C++一樣，有封裝，繼承，多態，重用。但是它不像C++那樣有重載操作法、模版和多繼承，也沒有Java的垃圾回收機制。

2.2 Objective-C的優點

Objective-C語言有C++ Java等面向對象的特點，那是遠遠不能體現它的優點的。Objective-C的優點是它是動態的。動態能力有三種：

動態類-運行時確定類的對象

動態綁定-運行時確定要調用的方法

動態載入--運行時為程序載入新的模塊

2.3 動態能力相關的isa指針

每個Objective-C對象都有一個隱藏的數據結構，這個數據結構是Objective-C對象的第一個成員變數，它就是isa指針。這個指針指向哪呢？它指向一個類對象(class object 記住它是個對象，是佔用內存空間的一個變數，這個對象在編譯的時候編譯器就生成了，專門來描述某個類的定義)，這個類對象包含了Objective-C對象的一些信息（為了區分兩個對象，我把前面提到的對象叫Objective-C對象），包括Objective-C對象的方法調度表，實現了什麼協議等等。這個包含信息就是Objective-C動態能力的根源了。

那我們看看isa指針類型的數據結構是什麼樣的？如果拋開NSObject對象的其他的成員數據和變數，NSObject可以看成這樣：

[cpp] view plain copy

@interface NSObject & {
Class isa;
}

不考慮@interface關鍵字在編譯時的作用，可以把NSObject更接近C語言結構表示為：

[cpp] view plain copy

struct NSObject{
　　Class isa;
}

Class是用typedef 定義的

[cpp] view plain copy

typedef struct objc_class *Class;

那NSObject可以這麼寫了

[cpp] view plain copy

struct NSObject{
　　objc_class *isa
}

那objc_class的結構是什麼樣的呢？大概是這樣的：

[cpp] view plain copy

struct objc_class {
Class isa;
Class super_class;
const char *name;
long version;
long info;
long instance_size;
struct objc_ivar_list *ivars;
struct objc_method_list **methodLists;
struct objc_cache *cache;
struct objc_protocol_list *protocols;
}

這裡會看到，在這個結構體里還有一個isa指針，又是一重指向，是不是有種到了盜夢空間的感覺。不用緊張，take easy，不會有那麼多層次的，這裡的isa指針指向的是元類對象(metaclass object)，帶有元字，證明快到頭了。那元對象有啥用呢？它用來存儲的關於類的版本，名字，類方法等信息。所有的元類對象(metaclass object)都指向 NSObject的元類對象，到頭還是NSObject。一共三次：類對象-&>元類對象-&>NSObject元類對象。

為了得到整個類組織架構的信息，objc_class結構里定義了第二個成員變數Class super_class，它指向父類的類對象。說了這麼多，可能關係縷不清楚，有道是一張圖勝過千言萬語

圖中可以看出，D3繼承D2,D2繼承D1,D1最終繼承NSObject。下圖從D3的一個對象開始，排列出D3 D2 D1 NSObject 類對象，元類對象等關係。

圖中的箭頭都是指針的指向。

2.4 根類 NSObject

NSObject是大部分Objective-C類的根類，它沒有父類。其它類繼承NSObject，訪問Objective-C運行時系統的基本介面，這樣其他類的實例可以獲得運行時的能力。

2.4.1 根類和根類協議

NSObject不但是個類名，NSObject也是個協議的名稱，參考NSObject協議， NSObject協議指定了根類必須實現的介面。

2.4.2 根類的主要方法：

分配、初始化、和複製：

alloc和allocWithZone:方法用於從某內存區域中分配一個對象內存，並使對象指向其運行時的類定義。
init方法是對象初始化。
new是一個將簡單的內存分配和初始化結合起來的方法。
copy和copyWithZone:

對象的保持和清理：

retain方法增加對象的保持次數。
release方法減少對象的保持次數。
autorelease方法也是減少對象的保持次數，但是以推遲的方式。
retainCount方法返回對當前的保持次數。
dealloc方法由需要釋放對象的實例變數以及釋放動態分配的內存的類實現。

內省和比較

NSObjec有很多方法可以查詢對象的運行時信息。這些內省方法有助於找出對象在類層次中的位置，確定對象是否實現特定的方法，以及測試對象是否遵循某種協議。下面是部分方法
superclass和class方法（實現為類和實例方法）分別以Class對象的形式返回接收者的父類和類。
您可以通過isKindOfClass:和isMemberOfClass:方法來確定對象屬於哪個類。後者用於測試接收者是否為指定類的實例。isSubclassOfClass:類方法則用於測試類的繼承性。
respondsToSelector:方法用於測試接收者是否實現由選擇器參數標識的方法。instancesRespondToSelector:類方法則用於測試給定類的實例是否實現指定的方法。
conformsToProtocol:方法用於測試接收者（對象或類）是否遵循給定的協議。
isEqual:和hash方法用於對象的比較。
description方法允許對象返回一個內容描述字元串；這個方法的輸出經常用於調試（「print object」命令），以及在格式化字元串中和「%@」指示符一起表示對象。

對象的編碼和解碼

下面的方法和對象的編解碼（作為歸檔過程的一部分）有關：
encodeWithCoder:和initWithCoder:是NSCoding協議僅有的方法。前者使對象可以對其實例變數進行編碼，後者則使對象可以根據解碼過的實例變數對自身進行初始化。
NSObject類中聲明了一些於對象編碼有關的方法：classForCoder:、replacementObjectForCoder:、和awakeAfterUsingCoder:。

消息的轉發

forwardInvocation:允許一個對象將消息轉發給另一個對象。

消息的派發

在performSelector開頭的一些方法允許你延遲後派髮指定消息，而且可以將消息（同步或非同步的消息）從輔助線程派發到主線程。

2.5 Cocoa對象生命周期

對象的四種內存管理方式，如下圖所示