iOS中的Touch响应全链路

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一、前言

尝试学习了iOS响应触摸方式的某些步骤后，发现大部分文章都会选择性的省略某些步骤，阅读后还是会有一知半解的感觉，所以决定自己从头分析一下我们手中的iPhone是如何处理我们的每一次点击、滑动的。

二、交互过程

1. 从触摸屏幕，到系统对触摸事件的封装

我们手中的iPhone使用的屏幕，大都是 “电容触控屏”，这样的屏幕由一个覆盖着透明导电材料的感应网格组成，当我们的手指靠近或者触摸屏幕的时候，屏幕网格上的电场分布会变化，而手机就会通过检测到的电荷变化，来推测出手指的坐标位置。

采集到触摸信息后，通过 触摸控制器芯片 把采集到的信息，打包成标准输入事件，并且交给驱动、I/O Kit来处理。

而 I/O Kit 会通过与iOS的BackBoard的配合，由BackBoard来进行原始触摸数据的解析，并判断他属于哪个App的窗口。一旦系统判断发现了这个触摸事件应该交给前台App进行处理，那么就会将这个事件 转入UIKit层 来进行处理！

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SpringBoard 与 BackBoard

SpringBoard是iOS系统中的一个核心进程，主要负责管理应用程序的启动、切换和显示。它控制着主屏幕（Home Screen）的显示、应用图标的布局、通知中心等UI元素，可以说是用户与iOS系统交互的主要界面管理者。

BackBoard是iOS系统中的另一个重要组件，主要负责处理底层的触摸事件和硬件输入。它作为系统和硬件之间的中间层，接收来自触摸控制器的输入事件，并将其转发给合适的应用程序或系统组件。BackBoard的存在使得触摸事件的处理更加高效和统一。

这两个组件的协同工作，保证了iOS系统流畅的触摸响应体验：BackBoard负责接收和预处理触摸事件，而SpringBoard则负责根据这些事件执行相应的UI操作。

2. 当事件分配给App，初步进入UIKit层后…

在这里先介绍两个核心的概念：什么是UIApplication？什么是Runloop？

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UIApplication

UIApplication是iOS应用程序的核心对象，每个iOS应用都有且仅有一个UIApplication实例，它在应用启动时由系统自动创建。这个单例对象主要负责：

管理应用程序的生命周期（启动、挂起、恢复、终止等状态）

处理系统事件（包括触摸事件、远程通知等）

维护一个开放的URL列表（处理应用间通信）

协调其他高级app行为（如状态栏的显示、后台任务等）

在事件处理方面，UIApplication扮演着重要角色。当系统将触摸事件传递给应用程序时，事件会首先经过UIApplication对象。UIApplication会将这些事件放入事件队列中，然后在主线程的下一个运行循环中，将它们派发给合适的响应者对象进行处理。

UIApplication的这种设计保证了事件处理的有序性和可控性，同时也为开发者提供了一个统一的接口来管理应用程序的行为。

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Runloop

Runloop（运行循环）是iOS中一个核心的事件处理机制，它维护了一个持续运行的循环，用于处理输入事件、定时器和其他各种任务。其主要职责包括：

接收和处理各种事件（用户输入、系统事件等）

调度定时器的触发

处理UI更新

协调线程间的通信

每个线程都可以有自己的Runloop，但只有主线程的Runloop是默认创建并运行的。其他线程的Runloop需要手动创建和运行。

在事件处理的过程中，Runloop扮演着重要角色：它会不断地从事件队列中取出事件，将其分发给相应的处理者。当没有事件需要处理时，Runloop会使线程进入休眠状态，从而节省系统资源。一旦有新的事件到来，Runloop就会被唤醒，继续处理新的事件。

这种机制确保了应用程序能够持续响应用户输入，同时在没有任务时不会占用过多系统资源。对于触摸事件的处理，Runloop确保了事件能够按照正确的顺序被处理，并维护了整个事件响应链的稳定运行。

当前App的主线程runloop是基于 CFRunLoop 的，而UIKit会在 UIApplication 主循环中监听是否有新的事件到来，当一个触摸的事件到达这个 UIApplication 的时候，UIKit会将其封装为UITouch与UIEvent：

UIEvent：表示一整个用户交互事件（包括多个手指）

UITouch：表示单个手指的状态（起点、位置、阶段）

一个UIEvent里可能包含了多个UITouch，系统先创建UITouch，然后把这些touches封装进了UIEvent，再交给App

等当前的 UIEvent 封装好后，UIApplication 会把这个Event分发给当前的 UIWindow，这个步骤就是我们常说的sendEvent：

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UIWindow

UIWindow是iOS应用程序中视图层次结构的最顶层容器，继承自UIView。每个iOS应用程序至少需要一个UIWindow实例（通常称为主窗口）来展示内容。UIWindow在视图层级中扮演着关键角色：

作为视图层次结构的根视图，所有的UI元素最终都必须添加到UIWindow上才能显示

负责协调视图之间的层级关系，管理视图控制器的切换

在事件响应链中扮演重要角色，接收来自UIApplication的事件并将其分发给合适的视图

在UIKit架构中，UIWindow与UIApplication的关系是这样的：

UIApplication持有一个windows数组，包含了应用程序的所有窗口

其中keyWindow（现在更推荐使用windowScene.keyWindow）是当前接收键盘和其他非触摸事件的主窗口

当一个事件通过sendEvent到达UIWindow后，UIWindow会通过hitTest:withEvent:方法来确定第一响应者，这个响应者通常是用户触摸点所在的最上层的视图。

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sendEvent

sendEvent 是 UIApplication和UIWindow都实现的一个方法，它的完整声明是：

在UIApplication中，这个方法负责将接收到的事件分发给合适的UIWindow。而在UIWindow中，这个方法则负责将事件分发给具体的视图。

事件传递的基本流程是：

1. UIApplication接收到系统传来的事件后，调用sendEvent:将事件传递给合适的UIWindow

2. UIWindow通过自己的sendEvent:方法，结合hitTest:withEvent:的结果，将事件分发给具体的视图

3. 目标视图接收到事件后，开始在响应链中进行处理

值得注意的是，这个方法通常不需要我们自己去调用或重写，它是UIKit框架内部用于事件分发的重要机制。

3. UIWindow是如何处理触摸event的？

在上一部分，UIApplication通过sendEvent，把事件分发给了当前活跃中的UIWindow：

从上边UIWindow的介绍，我们得知了 UIWindow 中也有 sendEvent: 方法，那么这里的sendEvent是在进行什么操作呢，首先我们先从一段伪代码引入这个问题

这里我们可以看到，首先会从event中取出所有的touch，在 UITouchPhaseBegan 的时候，会先触发一次 hitTest:withEvent: ，找出哪个view最适合处理本次触摸，找到后将其设置为 touch.view ，并且接下来的Moved/Ended/Canceled都发送给这个View。

在这里，首先我们回来介绍一下 hitTest:withEvent:

这个方法是定义在UIView中的，并且所有的UIView子类(UIWindow也是UIView的子类！) 都会继承这个方法。每一个View在被调用这个方法的时候，都会执行以下几个步骤：

可以看出，整个hitTest就是一个从UIWindow开始，递归遍历其所有子View和子View的子View 的过程。

在hitTest的过程中，系统在寻找 “最合适的响应者” 的时候，优先考虑以下这几个条件：

可交互：userInteractionEnabled == YES

可见：hidden == NO，alpha > 0.01

点击在范围内：[self pointInside:point withEvent:event] == YES

Z轴最上：// 先检查最上层 subview（数组倒序）

最深处（递归）：// 会一直往下递归查找 subview 中最深的匹配者

4. 找到了最适合响应的View后，View会如何处理这个响应事件

在通过hitTest找到了这个View后：

系统将其赋值给touch.view

首先判断这个view有没有UIGestureRecognizer：

如果这个View有UIGestureRecognizer，此时有一个关键的配置是 cancelsTouchesInView（默认为YES）：以一个UITapGestureRecognizer *tap = *** 为例

如果tap.cancelsTouchesInView = YES

用户点击后，先执行 touchesBegan:
GestureRecognizer 识别成功的时候 (GestureRecognizer识别失败则正常的进行touches方法 )
UIKit 会发送 touchesCancelled: 给 View
View就不再接收后续事件了

如果tap.cancelsTouchesInView = NO

用户点击后，先执行 touchesBegan:
即使GestureRecognizer 识别成功，View依旧可以接收完整的touchesBegan、touchesMoved、touchesEnded；
双方可以并行处理

下边我们再回来介绍一下上边提到的UIGestureRecognizer：

首先，我们要先明确这个UIGestureRecognizer 是由用户添加而非系统自动添加的，开发者可以通过手动添加这些机制，更加高级、结构化的处理touch事件，比如：

单击、双击（UITapGestureRecognizer）

长按（UILongPressGestureRecognizer）

拖动（UIPanGestureRecognizer）

缩放（UIPinchGestureRecognizer）

旋转（UIRotationGestureRecognizer）

轻扫（UISwipeGestureRecognizer）

在代码中，我们首先要创建并初始化手势识别器，并将其添加到View上：

此时，self.view接收到的tap事件就会由这个handleTap来处理了

除了使用UIGestureRecognizer之外，开发者也可以使用重写UIView方法的方式来进行自定义响应逻辑：

场景	推荐方法
简单手势（点击、长按、滑动）	使用 `UIGestureRecognizer`，结构清晰、解耦
更复杂逻辑、手势状态控制、响应区域自定义	使用 `touchesBegan:` 系列方法手动处理
想做一些自定义响应（如事件穿透、模拟按钮）	重写 `hitTest:` 或 `pointInside:` 并配合 touches 系列方法

三、事件处理过程 (技术角度)

那么经过了上边的第二部分，我们就已经梳理好了点击事件被手机响应的整个流程，那么现在我们再从技术视角总结一下这个过程，来形成更好的理解：

UIApplication层

触摸到达UIApplication，封装为UIEvent 与 UITouch：

最终事件通过 [UIApplication sendEvent:] 送入App的主事件循环

UIWindow & UIView hitTest层

UIWindow开始调用自己的sendEvent，来分发事件(再次提醒UIWindow是UIView的子类)

并且逐步递归的进行hitTest：

UIWindow.hitTest → UIView.hitTest（递归）→ 返回最深可响应 View

UIView 响应层

找到了targetView后，并行或独立的触发Gesture和Touches方法

(取决于gestureRecognizer.cancelsTouchesInView)

1. GestureRecognizer

系统调用内部私有方法_receiveTouch: (等价于 touchesBegan： )

每个UIGestureRecognizer都注册自己的状态机（长按、滑动、双击等）

若识别成功，进入 .recognized 状态，并调用这个Recognizer的 target-action

此时，若gestureRecognizer.cancelsTouchesInView = YES，则后续的touchesMoved、touchesEnded会被取消。否则照常执行。

2. View的touch响应

如果这个view没有注册GestureRecognizer，那么在第一步touchesBegan: 后，自然也不会有gesture识别成功，则会继续进入touchesMoved与touchEnded函数：

view可以通过重写这些方法来自定义响应：

汇总

步骤	所在类	方法
1	UIApplication	`sendEvent:`
2	UIWindow	`sendEvent:`
3	UIView（递归）	`hitTest:withEvent:`
4	UIView（或其子类）	`pointInside:withEvent:`
5	UIGestureRecognizer	`_receiveTouch:`（监听识别）
6	UIView（或其子类）	`touchesBegan:` 等