概述

UIView 表示屏幕上的一块矩形区域，负责渲染区域的内容，并且响应该区域内发生的触摸事件。它在 iOS App 中占有绝对重要的地位，因为 iOS 中几乎所有可视化控件都是 UIView 的子类。
UIView 可以负责以下几种任务：
- 布局和子视图管理
- 绘制和动画
- 事件处理

布局和显示

Update Cycle

Update cycle（drawing cycle）是当应用完成了所有事件处理代码后，在RunLoop 即将进入休眠和即将退出的事件回调中进行的。在回调函数中会遍历所有待处理的 view，对其执行实际的更新布局、显示和设置约束。
如果在处理事件的代码中请求修改了一个 view，那么系统就会把这个 view 标记为需要重画（redraw）。在接下来的 Update cycle 中，系统就会执行这些 view 上的更改。但是由于在处理事件和对应 view 重画间存在着一个间隔，RunLoop 中的某时刻的 view 更新可能不是实时的。如果代码中的某些计算依赖于当下的 view 内容或者是布局，那么就有在过时 view 信息上操作的风险。
用户交互和布局更新间的延迟几乎不会被用户察觉到。iOS 应用一般以 60 fps 的速度展示动画，每个更新周期只需要 1/60 秒。这个更新的过程很快，所以用户在和应用交互时感觉不到 UI 中的更新延迟。

布局

一个视图的布局指的是它在屏幕上的的大小和位置。
setNeedsLayout
- 标记为需要重新布局，但是布局视图的方法 layoutSubviews 需要等到下一个绘制周期执行，并非调用该方法立即执行。
layoutIfNeeded
- 立即布局被标记需要重新布局的视图。
- 使用接收消息的视图作为根视图，开始遍历子视图树，如果存在被标记的视图，则立即调用 layoutSubviews。
- 当使用 Auto Layout 且通过修改 constraint 进行动画时：在 animation block 之前可调用 layoutIfNeeded 以确保在动画开始之前更新所有的布局；在 animation block 中设置新 constrait 后需要再次调用 layoutIfNeeded 来动画到新的状态。
layoutSubviews
- 作用：自动布局达不到效果时才有必要重写，可以对子视图的 frame 进行布局。
  - 需要调用 [super layoutSubviews]。
  - 使用 Auto Layou 对子视图进行重新布局时，使子视图的 constraints 失效的代码必须在调用 [super layoutSubviews] 之前执行。
- 不要直接调用这个方法（开销很大，因为它会在每个子视图上起作用并且调用它们的这一方法），由系统调用：
  - 调用 setNeedsLayout 时，触发 layoutSubviews；
  - 调用 layoutIfNeeded 时如果存在被标记的视图，立即触发 layoutSubviews；
  - init + setFrame: 或 initWithFrame: 后再被 addSubview；
    根据是否挡住状态栏决定（当状态栏显示时 frame.origin.y >= 20 即不被挡住）：
    - size == 0 且未挡住：不触发任何方法；
    - size != 0 且未挡住：触发 layoutSubviews；
    - size == 0 且挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    - size != 0 且挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews -> layoutSubviews；
    总结：初始化时挡住状态栏，则触发一次 setNeedsLayout -> layoutSubviews，设置后的 size != 0，则触发一次 layoutSubviews。
  - 修改 frame；
    修改前的 size == 0 且未挡住，设置后：
    - size == 0 且未挡住：不触发任何方法；
    - size != 0 且未挡住：触发 layoutSubviews；
    - size == 0 且挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    - size != 0 且挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    修改前的 size != 0 且未挡住，设置后：
    - size == 0 且未挡住：触发 layoutSubviews；
    - size != 0 且未挡住：触发 layoutSubviews；
    - size == 0 且挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    - size != 0 且挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    修改前的 size == 0 且挡住，设置后：
    - size == 0 且未挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    - size != 0 且未挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    - size == 0 且挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    - .size != 0 且挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    修改前的 size != 0 且挡住，设置后：
    - size == 0 且未挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    - size != 0 且未挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    - size == 0 且挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
    - .size != 0 且挡住：触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
  - 添加或移除子视图，触发 layoutSubviews；
  - 旋转屏幕，触发 setNeedsLayout -> layoutSubviews；
  - 滚动一个 UIScrollView 引发 UIView 的重新布局，触发 layoutSubviews；

绘制

一个视图的绘制包含了颜色、文本、图片和 Core Graphics 绘制等视图属性。
setNeedsDisplay
- 标记为需要重新绘制，但是绘制视图的方法 drawRect: 需要等到下一个绘制周期执行，并非调用该方法立即执行。
- 系统触发：[UIView initWithFrame:] ，[UIView(Hierarchy) _setBackgroundColor:] 等方法执行后。
- 主动调用本方法：自定义一个视图子类并重写了 drawRect: 方法，需要触发 drawRect: 方法以重新绘制内容。
drawRect:
- 作用：重写以实现自定义的绘制内容。
  - 如果子类直接继承自 UIView，则不需要调用 super 方法；如果子类继承自其他 View 类，则需要调用 super 方法。
  - UIImageView 不能重写本方法用于实现自定义绘图。
- 不要直接调用这个方法（对内存的消耗比较大），由系统调用：
  - setNeedsDisplay 或 setNeedsDisplayInRect: 方法异步触发，但视图的 size 不能为0。
  - 视图的 contentMode 属性值为 UIViewContentModeRedraw，更改视图的 size 时触发。
  - 调用 sizeThatFits 后，视图的 size 发生改变时会触发。
- 重写示例：
  - 使用 UIBezierPath
```
- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:rect];
    UIColor *fillColor = [UIColor blueColor];
    [fillColor set];
    [path fill];
}
```
  - 使用 contextRef
```
- (void)drawRect:(CGRect)rect {
  	// 获取绘制视图的contextRef，在其他方法中获取的contextRef都是不生效的
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGContextSetFillColor(context, CGColorGetComponents(_fillColor.CGColor));
    CGContextFillRect(context, rect);
}
```
CALayer 的几个相关方法：
- setNeedsDisplay 标记 Layer 需要绘制；
- displayIfNeeded 立即对标记 Layer 进行绘制；
- 绘制时依次检测 display、delegate 的 displayLayer:、drawInContext:、delegate 的drawLayer:inContext:，其中任何一个方法实现了，就认为已经为 Layer 提供了内容，进行绘制。
- 和 View 的方法的关系：
  - 重写 View 的 drawRect: 后， setNeedsDisplay 方法会调用 Layer 的 setNeedsDisplay 方法；
  - 重写 View 的 drawRect: 后，View 的 drawRect: 方法是由 Layer 的 delegate 的 drawLayer:inContext: 调用的；若检测方法不是系统实现时（重写或实现），View 的 drawRect: 方法不会被触发。
  - 因此，当使用检测方法进行绘制时，必须要重写一个空方法 drawRect:。
内存暴增：一旦实现了 CALayerDelegate 协议中的 drawLayer:inContext: 方法或者 UIView 中的 drawRect: 方法（其实就是前者的包装方法），图层就创建了一个绘制上下文，这个上下文需要的内存为：图层宽 x 图层高x 4字节。

Auto Layout

Auto Layout 通过约束来描述视图间的关系，能够动态地根据外部和内部的变化来修改布局：
- 外部因素：屏幕旋转、iPad 分屏、不同尺寸的屏幕等；
- 内部因素：文本或图片内容变化、支持多语言等。
Auto Layout 本质就是一个表示视图关系的线性方程解析。基于Auto Layout的布局，不在需要像 frame 时代一样，关注视图尺寸、位置的常数，转而关注视图之间关系，描述一个表示视图间布局关系的约束集合，并解析出最终数值。
UIView 的属性 translatesAutoresizingMaskIntoConstraints 表示可以把 frame ，bouds，center 方式布局的视图自动转化为约束形式。若使用 Auto Layout 方式布局时，需要将其设置为 NO。

布局约束

布局约束 NSLayoutConstraint 指定视图的几何特征，要么直接指定视图的位置和尺寸，要么将其与其它视图进行关联来确定位置和尺寸；

/**
item1 ：要约束的控件
attr1 ：约束的类型（做怎样的约束）
relation ：与参照控件之间的关系
item2 ：参照的控件
attr2 ：约束的类型（做怎样的约束）
multiplier ：乘数
constant ：常量
*/
+ (instancetype)constraintWithItem:(id)item1
                         attribute:(NSLayoutAttribute)attr1
                         relatedBy:(NSLayoutRelation)relation
                            toItem:(nullable id)item1
                         attribute:(NSLayoutAttribute)attr2
                        multiplier:(CGFloat)multiplier
                          constant:(CGFloat)constant

添加约束：在创建约束之后，需要将其添加到作用的 view 上。目标 view 需要遵循以下规则：
- 以固定值设置视图尺寸时，添加到视图之上；
- 对于两个同层级视图之间的约束关系，应该添加到它们的父视图之上；
- 对于两个不同层级视图之间的约束关系，应该添加到它们最近的共同父视图上；
- 对于有层次关系的两个视图之间的约束关系，添加到层次较高的父视图上。
```
// 约束添加函数
- (void)addConstraint:(NSLayoutConstraint *)constraint;
- (void)addConstraints:(NSArray<__kindof NSLayoutConstraint *> *)constraints;
```
激活约束：在 ios 8 之后，可以不用通过约束添加函数使约束生效，可以直接设置约束的 active 属性设置为 YES，使其生效。即：
- 设置属性 active = YES 或 [NSLayoutConstraint activateConstraints:] 会让该约束的 view 调用 addConstraint:。
- 设置属性 active = NO 或 [NSLayoutConstraint deactivateConstraints:] 会让该约束的 view 调用 removeConstraint:；

约束动画：通过修改约束来设置动画效果时，必须在修改后执行 layoutIfNeeded 才能显示动画效果。

[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
	  // 1.使之前的约束失效
    top1.active = NO;
    NSLayoutConstraint *top2 = [NSLayoutConstraint constraintWithItem:redView attribute:NSLayoutAttributeTop relatedBy:NSLayoutRelationEqual toItem:self.view attribute:NSLayoutAttributeTop multiplier:1 constant:400];
    // 2.使新设置的约束生效
    top2.active = YES;
            
    // 3.使立即重新布局
    [self.view layoutIfNeeded];
}];

优先级

约束还有 1 ~ 1000 的优先级，优先级为1000的约束为必须满足，优先级为 1 ~ 999 的约束为可选约束，数字越大其优先级越高，其满足的可能性越高。
自动布局系统在满足了所有优先级为 1000 的约束后，会按照优先级从高到低的顺序满足可选约束。

默认情况下，所有约束优先级都是 1000，即必须满足。

static const UILayoutPriority UILayoutPriorityRequired = 1000; 
static const UILayoutPriority UILayoutPriorityDefaultHigh = 750; 
static const UILayoutPriority UILayoutPriorityDefaultLow = 250;
static const UILayoutPriority UILayoutPriorityFittingSizeLevel = 50;

内容大小约束

一般情况下，视图的布局约束包括位置和尺寸两个因素。但拥有内在内容大小的视图，只需要设置位置约束即可，Auto Layout会根据视图的自然尺寸，自动设置尺寸约束，这就是内在内容尺寸 Intrinsic Content Size，它描述的是视图内容（文字、图片等）在不压缩不拉伸情况下展示出来的自然尺寸。

UIView 没有 IntrinsicContentSize；

UISlider 在 iOS 下 IntrinsicContentSize 只定义了 width；

UILabel、UIButton的 IntrinsicContentSize 同时存在 width、height；

UIImageView 的 IntrinsicContentSize是动态变化的，当没有设置 image 没有 IntrinsicContentSize（-1，-1），当设置了 image，则 IntrinsicContentSize 就是设置的 image 对应的 Size;

UITextView 的 IntrinsicContentSize 也是动态变化的，它相对复杂，与内容、是否可滚动、约束相关。
每个视图都有内容压缩阻力优先级 Content Compression Resistance Priority 和内容吸附性优先级 Content Hugging Priority。但只有当视图定义了内部内容尺寸后（默认为 -1,-1），这两种优先级才会起作用。
- 当内部尺寸发生变化后，需要调用 invalidateIntrinsicContentSize 方法通知系统。
- 如果内部尺寸只有一个维度是固定值，则可设置另外一个未知维度值为 UIViewNoIntrinsicMetric 。
```
// 重写此函数，设置内部尺寸
- (CGSize)intrinsicContentSize {
    return CGSizeMake(100, 100);
}
```
压缩阻力是指视图阻止其大小被压缩到小于其内部内容尺寸的优先级，即视图反压缩的优先级（默认750）。-
- 优先级越大，视图就越不容易被压小。
- 当自动布局系统为所有视图布局时，遇到约束要求该视图的尺寸需要小于其内部内容尺寸会用到。
```
// 设置水平方向，优先级为1000
[view setContentCompressionResistancePriority:UILayoutPriorityRequired forAxis:UILayoutConstraintAxisHorizontal];
```
内容吸附是指视图阻止其大小被拉伸到大于其内部内容尺寸的优先级，即视图反拉伸的优先级（默认250）。
- 优先级越大，视图就越不容易被拉大。
- 当自动布局系统为所有视图布局时，遇到约束要求该视图的尺寸需要大于其内部内容尺寸会用到。
```
// 设置水平方向，优先级为1000
[view setContentHuggingPriority:UILayoutPriorityRequired forAxis:UILayoutConstraintAxisHorizontal];
```

约束更新

setNeedsUpdateConstraints
- 标记为需要重新更新约束，但是更新约束的方法 updateConstraints 需要等到下一个绘制周期执行，并非调用该方法立即执行。
updateConstraintsIfNeeded
- 立即更新被标记需要更新约束的视图。
updateConstraints
- 作用：重写本方法以实现约束的更新。
  - 需要在最后调用 [super updateConstraints]。
- 不要直接调用这个方法，由系统调用。

动画

UIView 动画实质上是对 Core Animation 的封装，提供简洁的动画接口。
UIView 动画可以设置的动画属性有：
- 坐标尺寸属性：frame、bounds、center
- 显示属性：backgroundColor、alpha 、hidden
- 形态属性：transform、contentStretch

触摸传递和响应

APP 进程的 mach port 接受到 SpringBoard 进程传递来的触摸事件，主线程的 RunLoop 被唤醒，触发了 source1 回调。
source1 回调又触发了一个 source0 回调，将接收到的 IOHIDEvent 对象封装成 UIEvent 对象，此时 APP 将正式开始对于触摸事件的响应。
source0 回调内部将触摸事件添加到 UIApplication 对象的事件队列中。事件出队后，UIApplication 开始一个寻找第一响应者的过程，这个过程又称 Hit-Testing 传递链。
寻找到最佳响应者（第一响应者）后，事件开始在响应链中的进行传递及响应，即响应链。
触摸事件要么被某个响应对象捕获后释放，要么没能找到能够响应的对象而最终释放。至此，这个触摸事件的使命终结。RunLoop 若没有其他事件需要处理，也将重归于眠，等待新的事件到来后唤醒。

Hit-Testing

Hit-Testing（命中测试）用于寻找事件的最佳响应者，即选择一个 hit-test（命中测试视图），优先将事件传递给它供其响应。

寻找流程：

采用深度优先的反序访问迭代算法（先访问根节点然后从高到低访问低节点），以向 UIWindow（视图层次结构的根视图）发送 hitTest:withEvent: 消息开始。
- hitTest:withEvent: 方法返回视图对象，返回值不为 nil 时表示该视图可以响应该事件。
触摸点在视图范围内才有机会成为命中测试视图，即 pointInside:withEvent: 方法返回 YES。
以下三种情况的视图不能成为命中测试视图：
- 不允许交互：userInteractionEnabled = NO；
- 隐藏：hidden = YES；
- 透明度：alpha < 0.01。
假设视图 A 满足以上条件，若其
- 无子视图：A 为命中测试视图；
- 有子视图：按加入顺序，从后往前遍历所有子视图，若
  - 所有子视图都不满足条件：A 为命中测试视图；
  - 子视图 A1 满足条件：对 A1 继续执行本判断。

- (BOOL)pointInside:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event {
    return CGRectContainsPoint(self.bounds, point);
}

- (UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event {
    // 1.判断自己能否接收触摸事件
    if (self.userInteractionEnabled == NO || self.hidden == YES || self.alpha <= 0.01) {
        return nil;
    }
    // 2.判断触摸点在不在自己范围内
    if ([self pointInside:point withEvent:event]) {
        // 3.从后往前遍历自己的子控件，看是否有子控件更适合响应此事件
        for (UIView *subView in [self.subviews reverseObjectEnumerator]) {
            CGPoint childPoint = [self convertPoint:point toView:subView];
            UIView *fitView = [subView hitTest:childPoint withEvent:event];
            if (fitView) {
                // 找到合适的子视图
                return fitView;
            }
        }
        // 没有找到比自己更合适的view
        return self;
    }
    return nil;
}

响应

Hit-Tesing 寻找的命中测试视图称为最佳响应者（第一响应者），但它不等于最终响应者。之所以称之为“最佳”，是因为其具备响应事件的最高优先权。最佳响应者首先接收到事件，然后便拥有了对事件的绝对控制权：即它可以选择独吞这个事件，也可以将这个事件往下传递给其他响应者，这个由响应者构成的链就称之为响应链。
每个响应者都是一个 UIResponder 对象，即所有派生自 UIResponder 的对象，本身都具备响应事件的能力。包括 UIView、UIViewController、UIApplication、AppDelegate。

响应者之所以能响应事件，因为 UIResponder 对象提供了4个处理触摸事件的方法：

// 手指触碰屏幕，触摸开始
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event;
// 手指在屏幕上移动
- (void)touchesMoved:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event;
// 手指离开屏幕，触摸结束
- (void)touchesEnded:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event;
// 触摸结束前，某个系统事件中断了触摸，例如电话呼入
- (void)touchesCancelled:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event;

响应者对于事件的操作方式：响应者对于事件的拦截以及传递都是通过 touchesBegan:withEvent: 方法控制的：
- 不拦截：默认操作，事件会自动沿着默认的响应链往下传递；
- 拦截，不再往下分发事件：重写此方法并做自身处理，不调用 [nextResponder touchesBegan:withEvent:]；
- 拦截，继续往下分发事件：重写此方法并做自身处理，调用 [nextResponder touchesBegan:withEvent:]；
响应链中的事件传递规则：每一个响应者对象（UIResponder 对象）都有一个 nextResponder 方法，用于获取响应链中当前对象的下一个响应者。因此，一旦事件的最佳响应者确定了，这个事件所处的响应链就确定了。对于响应者对象，默认的 nextResponder 实现如下：
- UIView：若视图是控制器的根视图，则其下一响应者为控制器对象；否则，其下一响应者为父视图；
- UIViewController：若控制器的视图是 window 的根视图，则其下一响应者为窗口对象；若控制器是从别的控制器 present 出来的，则其下一响应者为 presenting view controller；
- UIWindow：其下一响应者为 UIApplication 对象；
- UIApplication：若当前应用的 app delegate 是一个 UIResponder 对象，且不是 UIView、UIViewController 或 app 本身，则其下一响应者为 app delegate。

手势识别器与触摸

手势识别器比响应链具有更高的事件响应优先级：事件首先传递给手势识别器，再传给响应者。一旦有手势识别器成功识别了手势，就会取消响应者（第一响应者）对事件的响应。
```
[UITapGestureRecognizer touchesBegan:withEvent:]
[UIView touchesBegan:withEvent:]
[UITapGestureRecognizer touchesEnded:withEvent:]
actionTap //手势响应函数
[UIView touchesCancelled:withEvent:]
```
手势识别器通过 touchesBegan:withEvent: 等方法来响应事件，但它并不是 UIResponder 的子类，相关的方法声明在 UIGestureRecognizerSubclass.h 中。
手势识别器的三个相关属性：
- cancelsTouchesInView：手势识别器成功识别了手势之后，是否会取消响应者对事件的响应，只有识别失败才不会取消。默认为 YES，会取消，即触发 [UIView touchesCancelled:withEvent:]；
- delaysTouchesBegan：手势识别器成功识别了手势之后，是否会拦截响应者对事件的响应，只有识别失败才不会拦截。默认为 NO，不会拦截，即触发 [UIView touchesBegan:withEvent:]；
- delaysTouchesEnded：手势识别器识别失败后，是否会延迟0.15ms后再发送 touchesEnded:withEvent:]。默认为 YES，会延迟。
```
//测试用例
UITapGestureRecognizer *tap = [[UITapGestureRecognizer alloc] initWithTarget:self action:@selector(tap:)];
// 当tap次数少于2时，则手势识别失败
tap.numberOfTapsRequired = 2;
//tap.cancelsTouchesInView = NO;
//tap.delaysTouchesBegan = YES;
//tap.delaysTouchesEnded = YES;
```

UIControl

UIControl 继承于 UIView，即也是 UIResponse 的子类。但其具有自己特殊的触摸跟踪方式：

- (BOOL)beginTrackingWithTouch:(UITouch *)touch withEvent:(nullable UIEvent *)event;
// 滑动手势
- (BOOL)continueTrackingWithTouch:(UITouch *)touch withEvent:(nullable UIEvent *)event;
- (void)endTrackingWithTouch:(nullable UITouch *)touch withEvent:(nullable UIEvent *)event;
- (void)cancelTrackingWithEvent:(nullable UIEvent *)event;

UIControl 子类包括 UIButton、UITextField、UISlider、UIDatePicker、UIPageControl、UISegmentedControl 等。

UIControl 触摸跟踪方式注重根据触摸状态修改属性，如自定义高亮模式等，而通用处理触摸事件注重于事件处理。

- (BOOL)beginTrackingWithTouch:(UITouch *)touch withEvent:(nullable UIEvent *)event {
		// 触摸开始，设置蓝色高亮
    [super setBackgroundColor:[UIColor blueColor]];
    return [super beginTrackingWithTouch:touch withEvent:event];
}
- (void)endTrackingWithTouch:(nullable UITouch *)touch withEvent:(nullable UIEvent *)event {
		// 触摸结束，恢复红色
    [super setBackgroundColor:[UIColor redColor]];
    [super endTrackingWithTouch:touch withEvent:event];
}

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