蘋(píng)果手機(jī)用戶越來(lái)越多，那對(duì)于ios操作系統(tǒng)的構(gòu)造原理大家了解多少呢?下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了ios操作系統(tǒng)的構(gòu)造原理的相關(guān)知識(shí)，希望對(duì)大家有幫助。

　　ios操作系統(tǒng)的構(gòu)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(xiě)的Darwin, 是開(kāi)源、符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)Unix核心。這一層包含或者說(shuō)是提供了整個(gè)iPhone OS的一些基礎(chǔ)功能，比如：硬件驅(qū)動(dòng), 內(nèi)存管理，程序管理，線程管理(POSIX)，文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)(BSD Socket),以及標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出等等，所有這些功能都會(huì)通過(guò)C語(yǔ)言的API來(lái)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(kāi)發(fā)的程序移植到iPhone上，多半都會(huì)使用到Core OS的API.

　　核心OS層的驅(qū)動(dòng)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(wèn)內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)。

　　iPhone OS提供了許多訪問(wèn)操作系統(tǒng)低層功能的接口集，iPhone 應(yīng)用通過(guò)LibSystem庫(kù)來(lái)訪問(wèn)這些功能，這些接口集如下所示：

　　線程(POSIX線程);

　　網(wǎng)絡(luò)(BSD sockets);

　　文件系統(tǒng)訪問(wèn);

　　標(biāo)準(zhǔn)I/O;

　　Bonjour和DNS服務(wù);

　　現(xiàn)場(chǎng)信息(Locale Information);

　　內(nèi)存分配;

　　數(shù)學(xué)計(jì)算。

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

　　二、核心服務(wù)層(Core Services layer)

　　Core Services在Core OS基礎(chǔ)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?yàn)樗峁┝艘幌盗刑幚碜执?，排列，組合，日歷，時(shí)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(lái)處理認(rèn)證，密碼管理，按安全性管理的; Core Location是用來(lái)處理GPS定位的;SQLLite是輕量級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)，而AddressBook則用來(lái)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(jī)設(shè)備中的電話本編程接口。開(kāi)發(fā)者能使用該框架訪問(wèn)和修改存儲(chǔ)在用戶聯(lián)系 人數(shù)據(jù)庫(kù)里的記錄。例如，一個(gè)聊天程序可以使用該框架獲得可能的聯(lián)系人列表，啟動(dòng)聊天的進(jìn)程(Process)，并在視圖上顯示這些聯(lián)系人信息等。

　　(2)核心基礎(chǔ)框架

　　核心基礎(chǔ)框架(CoreFoundation.framework)是基于C語(yǔ)言的接口集，提供iPhone應(yīng)用的基本數(shù)據(jù)管理和服務(wù)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(shí)間管理;

　　原始數(shù)據(jù)塊管理;

　　首選項(xiàng)管理;

　　URL和Stream操作;

　　線程和運(yùn)行循環(huán)(Run Loops);

　　端口和Socket通信。

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

　　(3)CFNetwork

　　CFNetwork框架(CFNetwork.framework)是一組高性能的C語(yǔ)言接口集，提供網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的面向?qū)ο蟮某橄?。開(kāi)發(fā)者可以使用 CFNetwork框架操作協(xié)議棧，并且可以訪問(wèn)低層的結(jié)構(gòu)如BSD Sockets等。同時(shí)，開(kāi)發(fā)者也能簡(jiǎn)化與FTP和HTTP服務(wù)器的通信，或解析DNS等任務(wù)。使用CFNetwork框架實(shí)現(xiàn)的任務(wù)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(wù)器;

　　在FTP服務(wù)器工作;

　　發(fā)布、解析和瀏覽Bonjour服務(wù)。

　　(4)核心位置框架(Core Location Framework)

　　核心位置框架(CoreLocation.framework)主要獲得手機(jī)設(shè)備當(dāng)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(hào)信息測(cè)量用戶的當(dāng)前位置。iPhone地圖應(yīng)用使用這個(gè)功能在地圖上顯示用戶的當(dāng)前位置。開(kāi)發(fā)者能融合這個(gè)技術(shù)到自己的應(yīng)用中，給用戶提供一些位 置信息服務(wù)。例如可以提供一個(gè)服務(wù)：基于用戶的當(dāng)前位置，查找附近的餐館、商店或設(shè)備等。

　　(5)安全框架(Security Framework)

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

　　(6)SQLite

　　iPhone應(yīng)用中可以嵌入一個(gè)小型SQL數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite，而不需要在遠(yuǎn)端運(yùn)行另一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。開(kāi)發(fā)者可以創(chuàng)建本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)文件，并管理這些 文件中的表格和記錄。數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite為通用的目的而設(shè)計(jì)，但仍可以優(yōu)化為快速訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄。訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite的頭文件位 于/usr/include/sqlite3.h，其中是SDK安裝的目標(biāo)路徑。

　　(7)支持XML

　　基礎(chǔ)框架提供NSXMLParser類，解析XML文檔元素。libXML2庫(kù)提供操作XML內(nèi)容的功能，這個(gè)開(kāi)放源代碼的庫(kù)可以快速解析和編輯 XML數(shù)據(jù)，并且轉(zhuǎn)換XML內(nèi)容到HTML。訪問(wèn)libXML2庫(kù)的頭文件位于目錄/usr/include /libxml2/，其中是SDK安裝的目標(biāo)目錄。

　　三、媒體層(Media layer)

　　如同其名，Media層提供了圖片，音樂(lè)，影片等多媒體功能。圖像分為2D圖像和3D圖像， 前者由Quartz2D來(lái)支持，后者則是用OpenglES.與音樂(lè)對(duì)應(yīng)的模組是Core Audio和OpenAL, Media Player 實(shí)現(xiàn)了影片的播放， 而最后還提供了Core Animation來(lái)對(duì)強(qiáng)大動(dòng)畫(huà)的支持。具體介紹如下:

　　(1)圖像技術(shù)(Graphics Technologies)

　　高質(zhì)量圖像是所有iPhone應(yīng)用的一個(gè)重要的組成部分。任何時(shí)候，開(kāi)發(fā)者可以采用UIKit 框架中已有的視圖和功能以及預(yù)定義的圖像來(lái)開(kāi)發(fā)iPhone應(yīng)用。然而，當(dāng)UIKit 框架中的視圖和功能不能滿足需求時(shí)，開(kāi)發(fā)者可以應(yīng)用下面描述的技術(shù)和方法來(lái)制作視圖。

　?、?Quartz。核心圖像框架(CoreGraphics.framework)包含了Quartz 2D畫(huà)圖API，Quartz與在Mac OS中采用的矢量圖畫(huà)引擎是一樣先進(jìn)的。Quartz支持基于路徑(Path-based)畫(huà)圖、抗混淆(Anti-aliased)重載、梯度 (Gradients)、圖像(Images)、顏色(Colors)、坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換(Coordinate-space Transformations)、pdf文檔創(chuàng)建、顯示和解析。雖然API是基于C語(yǔ)言的，它采用基于對(duì)象的抽象表征基礎(chǔ)畫(huà)圖對(duì)象，使得圖像內(nèi)容易于保存和復(fù)用。

　　② 核心動(dòng)畫(huà)(Core Animation)。Quartz核心框架(QuartzCore.framework)包含CoreAnimation接口，Core Animation是一種高級(jí)動(dòng)畫(huà)和合成技術(shù)，它用優(yōu)化的重載路徑(Rendering Path)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)畫(huà)和虛擬效果。它用一種高層的Objective-C接口配置動(dòng)畫(huà)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(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)行為的動(dòng)畫(huà)。開(kāi)發(fā)者也能利用這個(gè)框架中的Objective-C接口創(chuàng)建客戶化的動(dòng)畫(huà)。

　?、?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(huà)2D和3D內(nèi)容的工具。OpenGL ES 框架是基于C語(yǔ)言的框架，與硬件設(shè)備緊密相關(guān)，為全屏游戲類應(yīng)用提供高幀率(high frame rates)。開(kāi)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(yīng)用的OpenGL ES畫(huà)圖代碼和本地窗口對(duì)象的接口。

　　(2)音頻技術(shù)(Audio Technologies)

　　iPhone OS的音頻技術(shù)為用戶提供了豐富的音頻體驗(yàn)。它包括音頻回放，高質(zhì)量的錄音和觸發(fā)設(shè)備的振動(dòng)功能等。

　　iPhone OS的音頻技術(shù)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(gè)基于C語(yǔ)言的接口，并支持立體聲(Stereo Audio)。開(kāi)發(fā)能采用iPhone OS 的Core Audio框架在iPhone 應(yīng)用中產(chǎn)生、錄制、混合和播放音頻。開(kāi)發(fā)者也能通過(guò)核心音頻訪問(wèn)手機(jī)設(shè)備的振動(dòng)功能。

　　核心音頻框架:

　?、?OpenAL。iPhone OS 也支持開(kāi)放音頻庫(kù)(Open Audio Library， OpenAL)。OpenAL是一個(gè)跨平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，它能傳遞位置音頻(Positional Audio)。開(kāi)發(fā)者能應(yīng)用OpenAL在需要位置音頻輸出的游戲或其他應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高性能、高質(zhì)量的音頻。

　　由于OpenAL是一個(gè)跨平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，采用OpenAL的代碼模塊可以平滑地移植到其他平臺(tái)。

　　(3)視頻技術(shù)(Video Technologies)

　　iPhone OS通過(guò)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(yīng)用如下壓縮標(biāo)準(zhǔn)：

　?、?H.264 Baseline Profile Level 3.0 video，在30 f/s 的情況下分辨率達(dá)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(shù)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(yīng)用程序界面上的各種組件，全是由它來(lái)提供呈現(xiàn)的，除此之外它還負(fù)責(zé)處理屏幕上的多點(diǎn)觸摸事件，文字的輸出，圖片,網(wǎng)頁(yè)的顯示，相機(jī)或文件的存取，以及加速感應(yīng)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(shí)現(xiàn)圖形，事件驅(qū)動(dòng)的iPhone應(yīng)用的關(guān)鍵架構(gòu)。 iPhone OS中的每一個(gè)應(yīng)用采用這個(gè)框架實(shí)現(xiàn)如下核心功能：

　　應(yīng)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(lái)表征標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)視圖和控件的對(duì)象;

　　支持文本和Web內(nèi)容;

　　通過(guò)URL scheme與其他應(yīng)用的集成。

　　為提供基礎(chǔ)性代碼建立應(yīng)用，UIKit也支持一些與設(shè)備相關(guān)的特殊功能，如下所示：

　　加速計(jì)數(shù)據(jù);

　　內(nèi)建Camera;

　　用戶圖片庫(kù);

　　設(shè)備名稱和模式信息。

　　(2)基礎(chǔ)框架(Foundation Framework)

　　基礎(chǔ)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(shí)間管理;

　　原始數(shù)據(jù)塊管理;

　　首選項(xiàng)管理;

　　線程和循環(huán);

　　URL和Stream處理;

　　Bonjour;

　　通信端口管理;

　　國(guó)際化。

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

　　電話本UI框架(AddressBookUI.framework)是一個(gè)Objective-C標(biāo)準(zhǔn)程序接口，主要用來(lái)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(jiǎn)化了在iPhone應(yīng)用中顯示聯(lián)系人信息，并確保所有應(yīng)用使用相同的程序接口，保證應(yīng)用在不同平臺(tái)的一致性。