iOS事件处理分析

刘小壮
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UIResponder

UIResponder是iOS中用于处理用户事件的API，可以处理触摸事件、按压事件(3D touch)、远程控制事件、硬件运动事件。可以通过touchesBegan、pressesBegan、motionBegan、remoteControlReceivedWithEvent等方法，获取到对应的回调消息。UIResponder不只用来接收事件，还可以处理和传递对应的事件，如果当前响应者不能处理，则转发给其他合适的响应者处理。

应用程序通过响应者来接收和处理事件，响应者可以是继承自UIResponder的任何子类，例如UIView、UIViewController、UIApplication等。当事件来到时，系统会将事件传递给合适的响应者，并且将其成为第一响应者。

第一响应者未处理的事件，将会在响应者链中进行传递，传递规则由UIResponder的nextResponder决定，可以通过重写该属性来决定传递规则。当一个事件到来时，第一响应者没有接收消息，则顺着响应者链向后传递。

查找第一响应者

基础API

查找第一响应者时，有两个非常关键的API，查找第一响应者就是通过不断调用子视图的这两个API完成的。

调用方法，获取到被点击的视图，也就是第一响应者。

- (UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event;

hitTest:withEvent:方法内部会通过调用这个方法，来判断点击区域是否在视图上，是则返回YES，不是则返回NO。

- (BOOL)pointInside:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event;

查找第一响应者

应用程序接收到事件后，将事件交给keyWindow并转发给根视图，根视图按照视图层级逐级遍历子视图，并且遍历的过程中不断判断视图范围，并最终找到第一响应者。

从keyWindow开始，向前逐级遍历子视图，不断调用UIView的hitTest:withEvent:方法，通过该方法查找在点击区域中的视图后，并继续调用返回视图的子视图的hitTest:withEvent:方法，以此类推。如果子视图不在点击区域或没有子视图，则当前视图就是第一响应者。

在hitTest:withEvent:方法中，会从上到下遍历子视图，并调用subViews的pointInside:withEvent:方法，来找到点击区域内且最上面的子视图。如果找到子视图则调用其hitTest:withEvent:方法，并继续执行这个流程，以此类推。如果子视图不在点击区域内，则忽略这个视图及其子视图，继续遍历其他视图。

可以通过重写对应的方法，控制这个遍历过程。通过重写pointInside:withEvent:方法，来做自己的判断并返回YES或NO，返回点击区域是否在视图上。通过重写hitTest:withEvent:方法，返回被点击的视图。

此方法在遍历视图时，忽略以下三种情况的视图，如果视图具有以下特征则忽略。但是视图的背景颜色是clearColor，并不在忽略范围内。

  1. 视图的hidden等于YES。
  2. 视图的alpha小于等于0.01。
  3. 视图的userInteractionEnabled为NO。

如果点击事件是发生在视图外，但在其子视图内部，子视图也不能接收事件并成为第一响应者。这是因为在其父视图进行hitTest:withEvent:的过程中，就会将其忽略掉。

事件传递

传递过程

  1. UIApplication接收到事件，将事件传递给keyWindow。
  2. keyWindow遍历subViews的hitTest:withEvent:方法，找到点击区域内合适的视图来处理事件。
  3. UIView的子视图也会遍历其subViews的hitTest:withEvent:方法，以此类推。
  4. 直到找到点击区域内，且处于最上方的视图，将视图逐步返回给UIApplication。
  5. 在查找第一响应者的过程中，已经形成了一个响应者链。
  6. 应用程序会先调用第一响应者处理事件。
  7. 如果第一响应者不能处理事件，则调用其nextResponder方法，一直找响应者链中能处理该事件的对象。
  8. 最后到UIApplication后仍然没有能处理该事件的对象，则该事件被废弃。

模拟代码

- (UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event {
    if (self.alpha <= 0.01 || self.userInteractionEnabled == NO || self.hidden) {
        return nil;
    }
    
    BOOL inside = [self pointInside:point withEvent:event];
    if (inside) {
        NSArray *subViews = self.subviews;
        // 对子视图从上向下找
        for (NSInteger i = subViews.count - 1; i >= 0; i--) {
            UIView *subView = subViews[i];
            CGPoint insidePoint = [self convertPoint:point toView:subView];
            UIView *hitView = [subView hitTest:insidePoint withEvent:event];
            if (hitView) {
                return hitView;
            }
        }
        return self;
    }
    return nil;
}

示例

事件传递示例

如上图所示，响应者链如下：

  1. 如果点击UITextField后其会成为第一响应者。
  2. 如果textField未处理事件，则会将事件传递给下一级响应者链，也就是其父视图。
  3. 父视图未处理事件则继续向下传递，也就是UIViewController的View。
  4. 如果控制器的View未处理事件，则会交给控制器处理。
  5. 控制器未处理则会交给UIWindow。
  6. 然后会交给UIApplication。
  7. 最后交给UIApplicationDelegate，如果其未处理则丢弃事件。

事件通过UITouch进行传递，在事件到来时，第一响应者会分配对应的UITouch，UITouch会一直跟随着第一响应者，并且根据当前事件的变化UITouch也会变化，当事件结束后则UITouch被释放。

UIViewController没有hitTest:withEvent:方法，所以控制器不参与查找响应视图的过程。但是控制器在响应者链中，如果控制器的View不处理事件，会交给控制器来处理。控制器不处理的话，再交给View的下一级响应者处理。

注意

  1. 在执行hitTest:withEvent:方法时，如果该视图是hidden等于NO的那三种被忽略的情况，则改视图返回nil。
  2. 如果当前视图在响应者链中，但其没有处理事件，则不考虑其兄弟视图，即使其兄弟视图和其都在点击范围内。
  3. UIImageView的userInteractionEnabled默认为NO，如果想要UIImageView响应交互事件，将属性设置为YES即可响应事件。

事件控制

事件拦截

有时候想让指定视图来响应事件，不再向其子视图继续传递事件，可以通过重写hitTest:withEvent:方法。在执行到方法后，直接将该视图返回，而不再继续遍历子视图，这样响应者链的终端就是当前视图。

- (UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event {
    return self;
}

事件转发

在开发过程中，经常会遇到子视图显示范围超出父视图的情况，这时候可以重写该视图的pointInside:withEvent:方法，将点击区域扩大到能够覆盖所有子视图。

扩大响应区域

假设有上面的视图结构，SuperView的Subview超出了其视图范围，如果点击Subview在父视图外面的部分，则不能响应事件。所以通过重写pointInside:withEvent:方法，将响应区域扩大为虚线区域，包含SuperView的所有子视图，即可让子视图响应事件。

事件逐级传递

如果想让响应者链中，每一级UIResponder都可以响应事件，可以在每级UIResponder中都实现touches并调用super方法，即可实现响应者链事件逐级传递。

只不过这并不包含UIControl子类以及UIGestureRecognizer的子类，这两类会直接打断响应者链。

Gesture Recognizer

如果有事件到来时，视图有附加的手势识别器，则手势识别器优先处理事件。如果手势识别器没有处理事件，则将事件交给视图处理，视图如果未处理则顺着响应者链继续向后传递。

手势识别

当响应者链和手势同时出现时，也就是既实现了touches方法又添加了手势，会发现touches方法有时会失效，这是因为手势的执行优先级是高于响应者链的。

事件到来后先会执行hitTest和pointInside操作，通过这两个方法找到第一响应者，这个在上面已经详细讲过了。当找到第一响应者并将其返回给UIApplication后，UIApplication会向第一响应者派发事件，并且遍历整个响应者链。如果响应者链中能够处理当前事件的手势，则将事件交给手势处理，并调用touches的cancelled方法将响应者链取消。

在UIApplication向第一响应者派发事件，并且遍历响应者链查找手势时，会开始执行响应者链中的touches系列方法。会先执行touchesBegan和touchesMoved方法，如果响应者链能够继续响应事件，则执行touchesEnded方法表示事件完成，如果将事件交给手势处理则调用touchesCancelled方法将响应者链打断。

根据苹果的官方文档，手势不参与响应者链传递事件，但是也通过hitTest的方式查找响应的视图，手势和响应者链一样都需要通过hitTest方法来确定响应者链的。在UIApplication向响应者链派发消息时，只要响应者链中存在能够处理事件的手势，则手势响应事件，如果手势不在响应者链中则不能处理事件。

Apple UIGestureRecognizer Documentation

UIControl

根据上面的手势和响应者链的处理规则，我们会发现UIButton或者UISlider等控件，并不符合这个处理规则。UIButton可以在其父视图已经添加tapGestureRecognizer的情况下，依然正常响应事件，并且tap手势不响应。

UIControl

以UIButton为例，UIButton也是通过hitTest的方式查找第一响应者的。区别在于，如果UIButton是第一响应者，则直接由UIApplication派发事件，不通过Responder Chain派发。如果其不能处理事件，则交给手势处理或响应者链传递。

不只UIButton是直接由UIApplication派发事件的，所有继承自UIControl的类，都是由UIApplication直接派发事件的。

Apple UIControl Documentation

事件传递优先级

为了有依据的推断响应事件的实现和传递机制，我们做以下测试。

示例1

示例1

假设RootView、SuperView、Button都实现touches方法，并且Button添加buttonAction:的action，点击button后的调用如下。

RootView -> hitTest:withEvent:
RootView -> pointInside:withEvent:
SuperView -> hitTest:withEvent:
SuperView -> pointInside:withEvent:
Button -> hitTest:withEvent:
Button -> pointInside:withEvent:
RootView -> hitTest:withEvent:
RootView -> pointInside:withEvent:

Button -> touchesBegan:withEvent:
Button -> touchesEnded:withEvent:
Button -> buttonAction:

示例2

还是上面的视图结构，我们给RootView加上UITapGestureRecognizer手势，并且通过tapAction:方法接收回调，点击上面的SuperView后，方法调用如下。

RootView -> hitTest:withEvent:
RootView -> pointInside:withEvent:
SuperView -> hitTest:withEvent:
SuperView -> pointInside:withEvent:
Button -> hitTest:withEvent:
Button -> pointInside:withEvent:
RootView -> hitTest:withEvent:
RootView -> pointInside:withEvent:

RootView -> gestureRecognizer:shouldReceivePress:
RootView -> gestureRecognizer:shouldBeRequiredToFailByGestureRecognizer:
SuperView -> touchesBegan:withEvent:
RootView -> gestureRecognizerShouldBegin:
RootView -> tapAction:
SuperView -> touchesCancelled:

示例3

示例3

上面的视图中Subview1、Subview2、Subview3是同级视图，都是SuperView的子视图。我们给Subview1加上UITapGestureRecognizer手势，并且通过subView1Action:方法接收回调，点击上面的Subview3后，方法调用如下。

SuperView -> hitTest:withEvent:
SuperView -> pointInside:withEvent:
Subview3 -> hitTest:withEvent:
Subview3 -> pointInside:withEvent:
SuperView -> hitTest:withEvent:
SuperView -> pointInside:withEvent:

Subview3 -> touchesBegan:withEvent:
Subview3 -> touchesEnded:withEvent:

通过上面的例子来看，虽然Subview1在Subview3的下面，并且添加了手势，点击区域是在Subview1和Subview3两个视图上的。但是由于经过hitTest和pointInside之后，响应者链中并没有Subview1，所以Subview1的手势并没有被响应。

分析

根据我们上面的测试，推断iOS响应事件的优先级，以及整体的响应逻辑。

当事件到来时，会通过hitTest和pointInside两个方法，从Window开始向上面的视图查找，找到第一响应者的视图。找到第一响应者后，系统会判断其是继承自UIControl还是UIResponder，如果是继承自UIControl，则直接通过UIApplication直接向其派发消息，并且不再向响应者链派发消息。

如果是继承自UIResponder的类，则调用第一响应者的touchesBegin，并且不会立即执行touchesEnded，而是调用之后顺着响应者链向后查找。如果在查找过程中，发现响应者链中有的视图添加了手势，则进入手势的代理方法中，如果代理方法返回可以响应这个事件，则将第一响应者的事件取消，并调用其touchesCanceled方法，然后由手势来响应事件。

如果手势不能处理事件，则交给第一响应者来处理。如果第一响应者也不能响应事件，则顺着响应者链继续向后查找，直到找到能够处理事件的UIResponder对象。如果找到UIApplication还没有对象响应事件的话，则将这次事件丢弃。

接收事件深度剖析

在UIApplication接收到响应事件之前，还有更复杂的系统级的处理，处理流程大致如下。

  1. 系统通过IOKit.framework来处理硬件操作，其中屏幕处理也通过IOKit完成(IOKit可能是注册监听了屏幕输出的端口) 当用户操作屏幕，IOKit收到屏幕操作，会将这次操作封装为IOHIDEvent对象。通过mach port(IPC进程间通信)将事件转发给SpringBoard来处理。

  2. SpringBoard是iOS系统的桌面程序。SpringBoard收到mach port发过来的事件，唤醒main runloop来处理。 main runloop将事件交给source1处理，source1会调用__IOHIDEventSystemClientQueueCallback()函数。

  3. 函数内部会判断，是否有程序在前台显示，如果有则通过mach port将IOHIDEvent事件转发给这个程序。 如果前台没有程序在显示，则表明SpringBoard的桌面程序在前台显示，也就是用户在桌面进行了操作。 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()函数会将事件交给source0处理，source0会调用__UIApplicationHandleEventQueue()函数，函数内部会做具体的处理操作。

  4. 例如用户点击了某个应用程序的icon，会将这个程序启动。 应用程序接收到SpringBoard传来的消息，会唤醒main runloop并将这个消息交给source1处理，source1调用__IOHIDEventSystemClientQueueCallback()函数，在函数内部会将事件交给source0处理，并调用source0的__UIApplicationHandleEventQueue()函数。 在__UIApplicationHandleEventQueue()函数中，会将传递过来的IOHIDEvent转换为UIEvent对象。

  5. 在函数内部，调用UIApplication的sendEvent:方法，将UIEvent传递给第一响应者或UIControl对象处理，在UIEvent内部包含若干个UITouch对象。

Tips

source1是runloop用来处理mach port传来的系统事件的，source0是用来处理用户事件的。 source1收到系统事件后，都会调用source0的函数，所以最终这些事件都是由source0处理的。

小技巧

在开发中，有时会有找到当前View对应的控制器的需求，这时候就可以利用我们上面所学，根据响应者链来找到最近的控制器。

在UIResponder中提供了nextResponder方法，通过这个方法可以找到当前响应环节的上一级响应对象。可以从当前UIView开始不断调用nextResponder，查找上一级响应者链的对象，就可以找到离自己最近的UIViewController。

示例代码：

- (UIViewController *)parentController {
   UIResponder *responder = [self nextResponder];
   while (responder) {
       if ([responder isKindOfClass:[UIViewController class]]) {
           return (UIViewController *)responder;
       }
       responder = [responder nextResponder];
   }
   return nil;
}
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