iOS 操做系統架構

時間 2019-11-24

標籤 ios 系統架構欄目 iOS 简体版

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1、核心操做系統層（Core OS layer）:html

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，好比：硬件驅動, 內存管理，程序管理，線程管理（POSIX），文件系統，網絡（BSD Socket）,以及標準輸入輸出等等，全部這些功能都會經過C語言的API來提供。另外，值得一題的是，這一層最具備UNIX色彩，若是你須要把 UNIX上所開發的程序移植到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框架之間的接口。然而，因爲安全的考慮，只有有限的系統框架類能訪問內核和驅動。
iPhone OS提供了許多訪問操做系統低層功能的接口集，iPhone 應用經過LibSystem庫來訪問這些功能，這些接口集以下所示：ios

線程（POSIX線程）；sql

網絡（BSD sockets）；數據庫

文件系統訪問；編程

標準I/O；安全

Bonjour和DNS服務；服務器

現場信息（Locale Information）；網絡

內存分配；架構

數學計算。框架

許多Core OS技術的頭文件位於目錄<iPhoneSDK>/usr/include/，iPhoneSDK是SDK的安裝目錄。

2、核心服務層（Core Services layer）：

Core Services在Core OS基礎上提供了更爲豐富的功能，它包含了Foundation.Framework和Core Foundation.Framework, 之因此叫Foundation ,就是由於它提供了一系列處理字串，排列，組合，日曆，時間等等的基本功能。Foundation是屬於Objective-C的API，Core Fundation是屬於C的API。另外Core servieces還提供了其餘的功能，好比：
    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是輕量級的數據庫，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。開發者能使用該框架訪問和修改存儲在用戶聯繫人數據庫裏的記錄。例如，一個聊天程序可使用該框架得到可能的聯繫人列表，啓動聊天的進程（Process），並在視圖上顯示這些聯繫人信息等。

（2）核心基礎框架

核心基礎框架（CoreFoundation.framework）是基於C語言的接口集，提供iPhone應用的基本數據管理和服務功能。該框架支持以下功能：

Collection數據類型（Arrays、 Sets等）；

Bundles；

字符串管理；

日期和時間管理；

原始數據塊管理；

首選項管理；

URL和Stream操做；

線程和運行循環（Run Loops）；

端口和Socket通訊。

核心基礎框架與基礎框架是緊密相關的，它們爲相同的基本功能提供了Objective-C接口。若是開發者混合使用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意味着開發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。每一個框架中的類和數據類型的描述註明該對象是否支持toll-free bridged。若是是，它與哪一個對象橋接（toll-free bridged）。

（3）CFNetwork

CFNetwork框架（CFNetwork.framework）是一組高性能的C語言接口集，提供網絡協議的面向對象的抽象。開發者可使用 CFNetwork框架操做協議棧，而且能夠訪問低層的結構如BSD Sockets等。同時，開發者也能簡化與FTP和HTTP服務器的通訊，或解析DNS等任務。使用CFNetwork框架實現的任務以下所示：

BSD Sockets；

利用SSL或TLS建立加密鏈接；

解析DNS Hosts；

解析HTTP協議，鑑別HTTP和HTTPS服務器；

在FTP服務器工做；

發佈、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）主要得到手機設備當前的經緯度，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。開發者能融合這個技術到本身的應用中，給用戶提供一些位置信息服務。例如能夠提供一個服務：基於用戶的當前位置，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），從而確保應用數據的安全性。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僞隨機數，也支持保存在密鑰鏈的證書和密鑰。對於用戶敏感的數據，它是安全的知識庫（Secure Repository）。CommonCrypto接口也支持對稱加密、HMAC和數據摘要。在iPhone OS裏沒有OpenSSL庫，可是數據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應用中能夠嵌入一個小型SQL數據庫SQLite，而不須要在遠端運行另外一個數據庫服務器。開發者能夠建立本地數據庫文件，並管理這些文件中的表格和記錄。數據庫SQLite爲通用的目的而設計，但仍能夠優化爲快速訪問數據庫記錄。訪問數據庫SQLite的頭文件位於<iPhoneSDK>/usr/include/sqlite3.h，其中<iPhoneSDK>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庫提供操做XML內容的功能，這個開放源代碼的庫能夠快速解析和編輯 XML數據，而且轉換XML內容到HTML。訪問libXML2庫的頭文件位於目錄<iPhoneSDK>/usr/include /libxml2/，其中<iPhoneSDK>是SDK安裝的目標目錄。

3、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。圖像分爲2D圖像和3D圖像，前者由Quartz2D來支持，後者則是用OpenglES.與音樂對應的模組是Core Audio和OpenAL, Media Player 實現了影片的播放，而最後還提供了Core Animation來對強大動畫的支持。具體介紹以下:

（1）圖像技術（Graphics Technologies）

高質量圖像是全部iPhone應用的一個重要的組成部分。任什麼時候候，開發者能夠採用UIKit 框架中已有的視圖和功能以及預約義的圖像來開發iPhone應用。然而，當UIKit 框架中的視圖和功能不能知足需求時，開發者能夠應用下面描述的技術和方法來製做視圖。

① Quartz。核心圖像框架（CoreGraphics.framework）包含了Quartz 2D畫圖API，Quartz與在Mac OS中採用的矢量圖畫引擎是同樣先進的。Quartz支持基於路徑（Path-based）畫圖、抗混淆（Anti-aliased）重載、梯度（Gradients）、圖像（Images）、顏色（Colors）、座標空間轉換（Coordinate-space Transformations）、pdf文檔建立、顯示和解析。雖然API是基於C語言的，它採用基於對象的抽象表徵基礎畫圖對象，使得圖像內容易於保存和複用。

② 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，它用優化的重載路徑（Rendering Path）實現複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，而後重載在硬件上得到較好的性能。Core Animation集成到iPhone OS 的許多部分，包括UIKit類如UIView，提供許多標準系統行爲的動畫。開發者也能利用這個框架中的Objective-C接口建立客戶化的動畫。

③ OpenGL ES。OpenGL ES框架（OpenGLES.framework）符合OpenGL ES v1.1規範，它提供了一種繪畫2D和3D內容的工具。OpenGL ES 框架是基於Ｃ語言的框架，與硬件設備緊密相關，爲全屏遊戲類應用提供高幀率（high frame rates）。開發者老是要使用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的音頻技術爲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設備的振動功能等。

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

① 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是一個基於C語言的接口，並支持立體聲（Stereo Audio）。開發能採用iPhone OS 的Core Audio框架在iPhone 應用中產生、錄製、混合和播放音頻。開發者也能經過核心音頻訪問手機設備的振動功能。

核心音頻框架:

框架（Framework）	服務（Service）
CoreAudio.framework	定義核心音頻的音頻數據類型
AudioUnit.framework	提供音頻和流媒體文件的回放和錄製，而且管理音頻文件和播放提示聲音
AudioToolbox.framework	提供使用內置音頻單元服務，音頻處理模塊