28、探索iOS与OS X开发：从UIKit到应用套件

探索iOS与OS X开发：从UIKit到应用套件

1. 起步：UIKit与iOS开发基础

在iOS开发的初始阶段，要让一个简单的应用在模拟器中运行，会涉及大量信息，不过Xcode在其中提供了很大帮助。目前所涉及的内容，仅仅是开发iOS应用可用的庞大API集合的冰山一角。

在iOS应用开发中，了解视图控制器的使用以及iOS如何管理视图的内存至关重要。同时，还需要探讨iOS特有的类，以及iOS与OS X的异同之处。如果计划深入进行iOS应用开发，可以进一步学习相关资料。

2. 开启应用套件之旅：CaseTool项目创建

接下来进入应用套件（AppKit）的学习，以CaseTool项目为例进行详细介绍。CaseTool是一个能将输入文本转换为大写或小写的应用程序，下面是创建该项目的具体步骤：
1. 运行Xcode并创建新项目 ：打开Xcode，在启动界面点击“Create a New Xcode Project”；若Xcode已运行，选择“File > New > New Project”。在左侧“Mac OS X”下选择“Application”，再选择“Cocoa Application”，然后点击“Next”设置应用选项。
2. 设置项目选项 ：
- 产品名称 ：输入“CaseTool”。
- 公司标识符 ：用于App Store区分应用，通常采用反向域名格式，如“com.MySuperCompany”，该字段区分大小写。
- 类前缀 ：习惯输入三个或更多字符，这里使用“MSC”，它代表“My Super Company”。例如创建名为“Circle”的类，Xcode实际会命名为“MSCCircle”，这是一种伪命名空间，可避免与第三方框架的类名冲突。
- App Store类别 ：选择“Utilities”，准确描述该应用的类别。
- 其他选项 ：取消选择“Create Document-Based Application”、“Use Core Data”和“Include Unit Tests”，仅选择“Use Automatic Reference Counting”。
3. 选择项目保存目录 ：会弹出一个窗口让你选择保存项目的目录，若需要还可以选择“Source Control”选项创建Git仓库，Xcode内置了对Subversion（SVN）和Git的支持。

创建完成后，在Xcode窗口左侧的“CaseTool”组中，可以看到项目中已存在的文件，如“MSCAppDelegate.h”、“MSCAppDelegate.m”和“MainMenu.xib”，其中“MSCAppDelegate”是应用的控制对象。

3. 深入了解委托接口

使用Xcode的Interface Builder编辑器来布局窗口内容，并建立“MSCAppDelegate”与用户界面控件之间的各种连接。Interface Builder也用于布局iOS应用，所以花时间学习它很有价值。

先来看委托的头文件：

#import <Cocoa/Cocoa.h>
@interface MSCAppDelegate : NSObject <NSApplicationDelegate>
@property (assign) IBOutlet NSWindow *window;
@end

这里会遇到两个准关键字“IBOutlet”和“IBAction”。“IBOutlet”并非真正的Objective - C关键字，而是Apple为Interface Builder保留的，在代码行左侧的边栏有一个小点，点击它可直接跳转到Interface Builder中关联的对象。“IBAction”被定义为“void”，表示声明的方法返回类型为“void”。这两个关键字并非给编译器使用，而是作为Interface Builder和阅读代码的人的标志，Interface Builder通过它们了解“MSCDelegate”对象有可连接的实例变量和可作为按钮点击等用户界面操作目标的方法。

4. 操作Interface Builder

现在启动Xcode的Interface Builder编辑器（简称IB），编辑项目中的“MainMenu.xib”文件。该文件自带菜单栏和一个可放置用户控件的窗口。
1. 打开Interface Builder ：在Xcode项目窗口中找到并点击“MainMenu.xib”，即可打开Interface Builder编辑器，显示文件内容。虽然文件扩展名为“.xib”，但也被称为nib文件，“nib”是“NeXT Interface Builder”的缩写，nib文件是包含冻干对象的二进制文件，.xib文件是XML格式的nib文件，编译时会转换为nib格式。
2. 查看Interface Builder界面 ：编辑器左侧的Interface Builder dock包含代表nib文件内容的图标，点击dock底部右侧类似播放按钮的圆形箭头，可展开显示对象名称。编辑器窗口顶部是应用的菜单栏，这里暂不进行操作；菜单栏下方是一个空窗口，对应dock中的小窗口图标，后续会在其中放置文本字段和按钮。
3. 使用对象库 ：点击编辑器右下角库面板中从左数第三个类似盒子的图标，切换到“Object Library”，其中包含各种可拖入窗口的对象，还可以在底部搜索框输入文本缩小显示范围，每个对象都有相应描述。

5. 布局用户界面

利用对象库中的对象来布局用户界面，具体步骤如下：
1. 添加文本字段 ：在对象库中找到“Text Field”，将其拖入窗口，拖动时会出现蓝色指导线，帮助按照Apple用户界面规范布局对象。
2. 添加标签 ：从对象库中点击“Label”并拖入窗口，该标签用于显示大小写转换的结果。
3. 添加按钮 ：找到“Push Button”拖入窗口，放置在标签下方。双击新添加的按钮，编辑其标签为“UpperCase”；再拖入另一个按钮，将标签改为“LowerCase”。
4. 调整界面 ：对文本字段和窗口进行适当调整，将标签宽度调整为与窗口一致，确保能显示输入的文本，使窗口达到理想的显示效果。

以下是操作步骤的流程图：

graph LR
    A[打开Object Library] --> B[拖入Text Field]
    B --> C[拖入Label]
    C --> D[拖入Push Button]
    D --> E[编辑按钮标签为UpperCase]
    E --> F[拖入另一个按钮并改为LowerCase]
    F --> G[调整界面布局]

6. 建立连接

完成用户界面布局后，需要将代码与界面元素进行连接，分为连接输出口和连接动作两部分：
1. 连接输出口 ：
- 打开Assistant Editor：点击Xcode窗口右上角“Editor”的中间按钮，将编辑器垂直分割为两部分，即Assistant Editor；若需要更多空间，可将dock设置为仅显示图标的最小版本。
- 连接文本字段：按住“Control”键，从文本字段拖到头文件中“@property”行下方，直到出现“Insert Outlet or Action”提示，松开鼠标后会弹出对话框，在名称区域输入“textField”，点击“Connect”，这会在头文件中创建“textField”属性及其他所需关键字。
- 连接标签：重复上述步骤，将标签连接到“resultsField”。
- 检查连接：选择“View > Utilities > Show Connection Inspector”或点击Inspector中的“Connections”按钮，在Inspector顶部查看连接情况。
2. 连接动作 ：
- 连接UpperCase按钮：Control - click“UpperCase”按钮，将连接线拖到头文件中最后一个“@property”下方，在弹出的连接框中将连接类型改为“Action”，在名称字段输入“uppercase”，点击“Connect”，这会在头文件中创建方法原型，并在.m文件中创建一个空的实现。
- 连接LowerCase按钮：同样的方法，将“LowerCase”按钮连接到“lowercase”动作。

操作熟练后，这些步骤可以快速完成，有经验的开发者能在不到一分钟内完成所有操作。

7. 实现AppDelegate

接下来实现“MSCAppDelegate”，在此之前先了解“IBOutlet”的工作原理。当加载nib文件（如应用启动时会自动加载“MainMenu.xib”，也可自行创建并加载nib文件），其中存储的对象会被重新创建，即会进行“alloc”和“init”操作。应用启动时，“MSCAppDelegate”实例被分配和初始化，在“init”方法中，所有“IBOutlet”实例变量都为“nil”，只有在nib文件中的所有对象（包括窗口、文本字段和按钮）创建完成后，才会建立所有连接，此时会向每个创建的对象发送“awakeFromNib”消息，且对象创建和“awakeFromNib”消息发送没有预定义的顺序。

常见的错误是在“init”方法中尝试使用“IBOutlet”进行操作，由于此时实例变量都为“nil”，所有对它们的消息调用都不会产生效果，操作会无声失败。若遇到代码不工作的情况，可以使用“NSLog”打印实例变量的值，检查是否都为“nil”。

以下是“MSCAppDelegate”的实现代码：

#import "MSCAppDelegate.h"
@implementation MSCAppDelegate

- (id) init
{
    if (nil != (self = [super init]))
    {
        NSLog (@"init: text %@ / results %@", _textField, _resultsField);
    }
    return self;
}

- (void)awakeFromNib
{
    NSLog (@"awake: text %@ / results %@", _textField, _resultsField);
    [_textField setStringValue:@"Enter text here"];
    [_resultsField setStringValue:@"Results"];
}

- (IBAction) uppercase: (id) sender
{
    NSString *original = [_textField stringValue];
    NSString *uppercase = [original uppercaseString];
    [_resultsField setStringValue:uppercase];
}

- (IBAction) lowercase: (id) sender {
    NSString *original = [_textField stringValue];
    NSString *lowercase = [original lowercaseString];
    [_resultsField setStringValue:lowercase];
}

@end

在上述代码中，“init”方法用于展示在初始化时“IBOutlet”实例变量的值为“nil”；“awakeFromNib”方法将文本字段和结果字段设置为默认值；“uppercase:”和“lowercase:”方法分别实现了将输入文本转换为大写和小写并显示在结果字段的功能。同时，在内存管理方面，新创建的字符串对象来自非“alloc”、“copy”或“new”的方法，会在自动释放池中被清理，“setStringValue:”方法会处理传入字符串的复制或保留操作，确保内存管理正确。

运行该程序，会看到窗口出现，输入字符串并点击按钮，即可实现大小写转换，完成CaseTool应用的开发。通过这个项目，我们深入学习了iOS和OS X开发中从项目创建、界面布局到代码实现的一系列操作，为进一步开发更复杂的应用奠定了基础。

探索iOS与OS X开发：从UIKit到应用套件

8. 代码逻辑详解

在实现 MSCAppDelegate 的代码中，各个方法都有其特定的功能和作用，下面详细分析每个方法：
| 方法名 | 功能描述 |
| ---- | ---- |
| init | 该方法是对象的初始化方法，在这个方法中，通过 NSLog 打印 _textField 和 _resultsField 的值，用于验证在初始化时 IBOutlet 实例变量为 nil 。代码如下：

- (id) init
{
    if (nil != (self = [super init]))
    {
        NSLog (@"init: text %@ / results %@", _textField, _resultsField);
    }
    return self;
}
``` |
| `awakeFromNib` | 当 nib 文件加载完成，所有对象创建并建立连接后，会调用该方法。在这个方法中，使用 `setStringValue:` 方法将 `_textField` 和 `_resultsField` 设置为默认值，为用户提供更友好的界面。代码如下：
```objc
- (void)awakeFromNib
{
    NSLog (@"awake: text %@ / results %@", _textField, _resultsField);
    [_textField setStringValue:@"Enter text here"];
    [_resultsField setStringValue:@"Results"];
}
``` |
| `uppercase:` | 该方法是处理 `UpperCase` 按钮点击事件的动作方法。首先从 `_textField` 获取原始字符串，然后使用 `uppercaseString` 方法将其转换为大写字符串，最后将转换后的字符串设置到 `_resultsField` 中显示。代码如下：
```objc
- (IBAction) uppercase: (id) sender
{
    NSString *original = [_textField stringValue];
    NSString *uppercase = [original uppercaseString];
    [_resultsField setStringValue:uppercase];
}
``` |
| `lowercase:` | 该方法与 `uppercase:` 方法类似，处理 `LowerCase` 按钮点击事件。从 `_textField` 获取原始字符串，使用 `lowercaseString` 方法将其转换为小写字符串，再将结果显示在 `_resultsField` 中。代码如下：
```objc
- (IBAction) lowercase: (id) sender {
    NSString *original = [_textField stringValue];
    NSString *lowercase = [original lowercaseString];
    [_resultsField setStringValue:lowercase];
}
``` |

#### 9. 项目开发流程总结
整个 CaseTool 项目的开发流程可以用以下流程图表示：
```mermaid
graph LR
    A[创建项目] --> B[设置项目选项]
    B --> C[编辑委托接口]
    C --> D[使用Interface Builder]
    D --> E[布局用户界面]
    E --> F[建立连接]
    F --> G[实现AppDelegate]
    G --> H[运行程序]

具体步骤总结如下：
1. 创建项目 ：使用 Xcode 创建新的 Cocoa Application 项目，设置产品名称、公司标识符、类前缀、App Store 类别等选项。
2. 编辑委托接口 ：在 MSCAppDelegate.h 中定义 IBOutlet 和 IBAction ，为后续连接界面元素和代码做准备。
3. 使用 Interface Builder ：打开 MainMenu.xib 文件，利用对象库中的对象布局用户界面，包括文本字段、标签和按钮。
4. 建立连接 ：通过 Assistant Editor 将界面元素与 MSCAppDelegate 中的属性和方法进行连接，实现界面与代码的交互。
5. 实现 AppDelegate ：在 MSCAppDelegate.m 中实现各个方法，包括初始化方法、 awakeFromNib 方法和处理按钮点击事件的动作方法。
6. 运行程序 ：编译并运行程序，测试大小写转换功能。

10. 拓展与思考

通过这个 CaseTool 项目，我们掌握了 iOS 和 OS X 开发的基本流程和方法，但这只是一个简单的示例，还有很多可以拓展和优化的地方：
- 功能拓展 ：可以添加更多的功能，如支持更多的字符转换规则，或者增加批量处理的功能。
- 界面优化 ：对界面进行美化，使用更美观的字体、颜色和布局，提升用户体验。
- 错误处理 ：在代码中添加错误处理机制，例如处理输入为空或者输入非字符串的情况，增强程序的健壮性。

在未来的开发中，可以根据这些思路对项目进行改进，开发出更实用、更美观的应用程序。同时，不断学习和掌握新的开发技术和方法，提升自己的开发能力。

11. 总结

通过本次 CaseTool 项目的开发，我们系统地学习了 iOS 和 OS X 开发的相关知识和技能，包括项目创建、界面布局、代码实现和内存管理等方面。具体收获如下：
- 了解了如何使用 Xcode 创建和配置项目，掌握了项目选项的设置方法。
- 学会了使用 Interface Builder 进行用户界面的布局和设计，以及如何建立界面元素与代码之间的连接。
- 深入理解了 IBOutlet 和 IBAction 的作用和使用方法，以及它们在界面与代码交互中的重要性。
- 掌握了 NSString 类的常用方法，如 uppercaseString 和 lowercaseString ，并学会了如何在代码中实现字符串的转换和显示。
- 熟悉了内存管理的基本原则，确保代码在运行过程中不会出现内存泄漏等问题。

这些知识和技能将为我们进一步开发更复杂、更强大的应用程序奠定坚实的基础。在今后的学习和实践中，我们可以不断探索和创新，开发出更多优秀的应用作品。