版本
Xcode 10.2
iPhone 6s (iOS12.4)
( 本文示例所用測試版本如上, 一些方法結論可能不適用於較舊版本的iOS/Xcode, 如需使用應先測試驗證. )

繼承關係

UIWindow : UIView : UIResponder : NSObject

結構

新建一個”Single View App”模板App, 點擊Debug view hierarchy按鈕, 打開的層級關係圖如下:

簡介

The backdrop for your app’s user interface and the object that dispatches events to your views.
編者譯: UIWindow對象充當了App中UI界面的背景(容器/載體), 還有一個作用是分派事件給各種view.

根據Apple官方文檔的這段話, 可以延伸爲以下兩點:

App中任何一個view, 只有添加到相應的window中, 才能顯示出來;
觸摸事件會被傳遞到觸摸區域內的最上層的window, 非觸摸事件會被傳遞到keyWindow (詳見後文), 並由window將事件分發給恰當的view.

一般來說, 一個App只有一個window. 當我們使用Single View App模板來創建App的時候, 系統會幫我們創建好一個Main.storyboard, 一個ViewController (關聯storyboard裏面的VC), 以及一個AppDelegate等. 在AppDelegate.h文件中, 會有一個window屬性, 這個屬性的rootViewController就是前面的ViewController, 而且把ViewController的View添加到了window中, 這才把View顯示出來, 如上圖所示. 只不過這一系列的操作都是隱藏的, 所以一般我們很少和window打交道.
一個App只能有一個window嗎? 答案是否定的. App可以有很多window, 要麼是我們自己創建的, 要麼是系統幫我們創建的, 下文列舉一二.

App中有哪些常見window

主window, 即AppDelegate.h裏面的window, 由系統創建或者我們自己創建, 用來呈現App內容;
當使用UIAlertView或者UIAlertViewController創建一個提示彈框的時候, 系統會創建一個window: UITextEffectsWindow
當彈出系統鍵盤的時候, 系統創建兩個window: UITextEffectsWindow 和 UIRemoteKeyboardWindow
手機狀態欄的UIStatusBarWindow, 屬於系統級別, 不被App所持有;
我們自己創建的一些window, 比如登錄界面, 加載界面, 自定義提示框, 自定義鍵盤, 懸浮球, 錄音狀態欄等等.
外接屏幕需要新建一個window來顯示, 如投影到電視設備等.

注: 關於第2點, 使用UIAlertView創建提示框, 除了新增UITextEffectsWindow, 其實還有_UIAlertControllerShimPresenterWindow, 這貨變成了keyWindow, 不過不在App的windows列表中, 後文另有介紹.

window的創建

系統模板創建

前文提到, 使用系統模板創建App, 系統會自動創建window. 大概流程是:

程序入口main(),
調用UIApplicationMain方法創建UIApplication對象(默認爲AppDelegate),
根據Info.plist裏”Main storyboard file base name” (等同targets中的Main interface選項) 對應的名稱作爲main storyboard並加載之,
偷偷摸摸地實例化AppDelegate.h中的window,
將Main.storyboard裏的Initial View Controller (默認爲ViewController)設爲window的rootViewController, 此時相當於把ViewController的View添加到window中,
執行makeKeyAndVisible方法將window設爲keyWindow並使其可見(hidden=NO),
創建完成, 顯示.

自定義創建

本來想新建一個空的project來從頭演示window的創建, 但是新版Xcode默認不允許創建空的項目. 無奈只好先創建模板App, 然後刪除默認storyboard/AppDelegate等文件, 再新建自定義的.

新建模板App;
刪除所有AppDelegate/storyboard/ViewController文件, 剩餘Info.plist和main.m文件;
Info.plist中把key”Launch screen interface file base name”與”Main storyboard file base name”後面的value去掉;
新建一個MyAppDelegate(名稱自定)繼承自UIResponder, 實現UIApplicationDelegate協議,
在MyAppDelegate.h文件中創建一個UIWindow實例對象myWindow, 使用強引用;
新建一個MyViewController繼承自UIViewController;
在MyAppDelegate.m中實現代理方法application:didFinishLaunchingWithOptions:, 返回值YES,
在main.m導入我們新建的MyAppDelegate.h, 並修改main函數裏面的AppDelegate爲MyAppDelegate;
最後在MyAppDelegate.m導入MyViewController.h, 在application:didFinishLaunchingWithOptions:方法中添加如下代碼.

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    
    self.myWindow = [[UIWindow alloc] init];                // 實例化UIWindow, 其尺寸默認爲屏幕大小([UIScreen mainScreen])
    MyViewController *VC = [[MyViewController alloc] init]; // 實例化MyViewController
    self.myWindow.rootViewController = VC;                  // 設置rootViewController, 相當於強引用VC, 故而VC不需用全局變量
    [self.myWindow makeKeyAndVisible];                      // 設爲keyWindow並使其可見(Hidden=NO)
    
    return YES;
}

以上創建的工程和使用模板創建的工程對比, 除了不使用storyboard, 效果均一致.
如果要銷燬一個UIWindow對象, 可將其置nil即可 (至於網上也有人說先hidden再nil, 但我測試好像沒有這個必要). nil後, keyWindow會自動變爲[UIApplication sharedApplication].windows中level高的並且是可見的window, 如果level相同, 後添加的將成爲新keyWindow; 如果不符合前面的條件, 則keyWindow值爲nil.
到這裏, 我們應該對UIWindow有了個簡單的認識, 接下來再探討一下UIWIndow的一些方法屬性.

方法屬性

@property(nonatomic,strong) UIScreen *screen NS_AVAILABLE_IOS(3_2);  // default is [UIScreen mainScreen]. changing the screen may be an expensive operation and should not be done in performance-sensitive code

@property(nonatomic) UIWindowLevel windowLevel;                   // default = 0.0
@property(nonatomic,readonly,getter=isKeyWindow) BOOL keyWindow;
- (void)becomeKeyWindow;                               // override point for subclass. Do not call directly
- (void)resignKeyWindow;                               // override point for subclass. Do not call directly

- (void)makeKeyWindow;
- (void)makeKeyAndVisible;                             // convenience. most apps call this to show the main window and also make it key. otherwise use view hidden property

@property(nullable, nonatomic,strong) UIViewController *rootViewController NS_AVAILABLE_IOS(4_0);  // default is nil

- (void)sendEvent:(UIEvent *)event;                    // called by UIApplication to dispatch events to views inside the window

- (CGPoint)convertPoint:(CGPoint)point toWindow:(nullable UIWindow *)window;    // can be used to convert to another window
- (CGPoint)convertPoint:(CGPoint)point fromWindow:(nullable UIWindow *)window;  // pass in nil to mean screen
- (CGRect)convertRect:(CGRect)rect toWindow:(nullable UIWindow *)window;
- (CGRect)convertRect:(CGRect)rect fromWindow:(nullable UIWindow *)window;

這些方法屬性Apple基本都有註解, 下面挑重點一一探討.

1. screen

默認爲[UIScreen mainScreen] (屏幕大小). 我們也可自定義一個尺寸, 但是假如不鋪滿屏幕, 尺寸之外的區域將顯示不出來, 呈黑色.

2. windowLevel

window層級, 表示在z軸方向上的位置關係. 屬於CGFloat類型, 默認值爲0.0, 取值範圍爲-10000000.0到10000000.0. 驗證代碼如下:

self.myWindow.windowLevel = -100000000000000.0;
NSLog(@"%f", self.myWindow.windowLevel);        // -10000000.000000
self.myWindow.windowLevel = 100000000000000.0;
NSLog(@"%f", self.myWindow.windowLevel);        // 10000000.000000

另外, 系統定義了幾個層級, 其值如下:

UIKIT_EXTERN const UIWindowLevel UIWindowLevelNormal;		// 0.0
UIKIT_EXTERN const UIWindowLevel UIWindowLevelAlert;		// 2000.0
UIKIT_EXTERN const UIWindowLevel UIWindowLevelStatusBar;	// 1000.0

在可見狀態下, 層級高的window會遮擋掉層級低的window. 例如: 設置myWindow.windowLevel=999.9, 狀態欄可見; myWindow.windowLevel=1000.1, 狀態欄被覆蓋不可見.
如果兩個window的windowLevel相等, 那麼後顯示出來的window會覆蓋前面的, 所謂顯示, 指的是self.myWindow.hidden=No或[self.myWindow makeKeyAndVisible]操作.

3. keyWindow

The key window receives keyboard and other non-touch related events. Only one window at a time may be the key window.

這個屬性相當重要, 因爲一個window只有成爲keyWindow才能接收鍵盤事件和非觸摸類事件. 這裏所說的鍵盤事件, 並不是指鍵盤的彈出收起事件, 因爲這些事件任何一個類只要註冊通知都能接收到, 這裏說的鍵盤事件應該指的是鍵盤傳遞的值. 例如, 創建兩個window同時顯示, 每個window上的view裏面添加一個textField用於彈出鍵盤, 當點擊其中一個textField後, 其所在的window就會被設置成keyWindow, 然後纔可愉快地輸入.
同一時刻只能有一個keyWindow.
這裏順便提一下, 假如一開始我們沒設置makeKeyAndVisible, 而只是hidden=No, 此時window仍可顯示, 但是keyWindow爲nil, 如果在界面上面添加textField, 點擊後系統就會將當前的window設爲keyWindow.
這個屬性是readonly只讀屬性, 如果要設置一個window爲keyWindow, 使用makeKeyWindow或者makeKeyAndVisible方法.

4. becomeKeyWindow

當window成爲keyWindow時, 系統會調用此方法同時發出UIWindowDidBecomeKeyNotification通知, 以便該window知道自己成爲了keyWindow. 需要注意的是, 這是類似一個系統回調方法, 我們不要主動調用他, 否則可能出現不可預料後果.
我們可以重寫它, 來執行成爲keyWindow後的相關任務.

5. resignKeyWindow

當window從keyWindow變成非KeyWindow時, 系統會調用此方法同時發出UIWindowDidResignKeyNotification通知. 同上.

6. makeKeyWindow

調用此方法的window將成爲新的keyWindow, 同時不改變其可見性(hidden). 強調, 同一時刻只能有一個keyWindow.

7. makeKeyAndVisible

調用此方法的window將成爲新的keyWindow, 同時可見(hidden=NO). 相當於 makeKeyWindow + hidden=NO.

8. rootViewController

根視圖控制器, 提供窗口的內容視圖, 即rootViewController的self.view當做window的內容視圖來展示, 其view跟隨window的大小的變化而變化.

9. sendEvent:

UIApplication對象調用這個方法分派事件給window, 然後window又將這些事件分派給適當的view (UIApplication和UIWindow均聲明瞭sendEvent:方法). 我們可以自定義子類繼承自UIApplication/UIWindow, 並重寫這個方法, 將事件分派給UIResponder的響應程序鏈, 實現對事件的監控或執行特殊的事件處理.

10. convertPoint…

座標轉換. 略.

window變化通知

UIKIT_EXTERN NSNotificationName const UIWindowDidBecomeVisibleNotification; // 當window顯示(hidden=NO)
UIKIT_EXTERN NSNotificationName const UIWindowDidBecomeHiddenNotification;  // 當window隱藏(hidden=YES)
UIKIT_EXTERN NSNotificationName const UIWindowDidBecomeKeyNotification;     // 當window成爲keyWindow
UIKIT_EXTERN NSNotificationName const UIWindowDidResignKeyNotification;     // 當window變成非keyWindow

注意:

如果當前keyWindow直接nil, 不會發送UIWindowDidResignKeyNotification通知; 而只有別的window調用makeKeyWindow/makeKeyAndVisible後, 纔會發送UIWindowDidResignKeyNotification通知. 例如: 有兩個window A和B, A爲keyWindow, 當直接window A = nil, 則keyWindow變成window B, 但此時不會發送通知; 而A爲keyWindow, B調用makeKeyWindow/makeKeyAndVisible後, 則B也會變成keyWindow, 同時發送通知.
如果對當前keyWindow直接隱藏(hidden=YES), 首先會發送UIWindowDidResignKeyNotification通知並且辭去keyWindow職務, 接着發送UIWindowDidBecomeHiddenNotification通知.

應用

UIAlertView

這個類在iOS9.0中被遺棄, 但目前還可使用. 當我們show這個類的實例 (彈出提示框) 的時候, 系統實際上先後創建了兩個window: _UIAlertControllerShimPresenterWindow 和 UITextEffectsWindow.

show流程是:

_UIAlertControllerShimPresenterWindow可見
當前keyWindow變成非keyWindow
_UIAlertControllerShimPresenterWindow成爲keyWindow
UITextEffectsWindow可見

dismiss流程是:

_UIAlertControllerShimPresenterWindow變成非keyWindow
原來的window成爲keyWindow
_UIAlertControllerShimPresenterWindow隱藏

在alertView出來的時候, keyWindow是_UIAlertControllerShimPresenterWindow; alertView消失後, windows中仍保留UITextEffectsWindow.

_UIAlertControllerShimPresenterWindow是什麼?
暫時查不到資料, 但根據字面意思, 是alaerView的呈現載體, 也就是說alertView在_UIAlertControllerShimPresenterWindow裏面, 而後者不被App持有.

UITextEffectsWindow又是什麼鬼?
也沒啥資料, 大概是和鍵盤輸入相關的window. (alertView的按鈕不就相當於鍵盤嘛…)

UIAlertController

iOS9.0之後, 系統建議我們使用的類. 但是和UIAlertView不同的是, 使用UIAlertController彈出彈框後, 雖然增加了UITextEffectsWindow, 但是keyWindow並沒有改變, 而且UIAlertController顯示的view是添加到keyWindow去顯示的.

keyboard

iOS10.0之前, 調用系統鍵盤後, 出現UITextEffectsWindow; iOS10.0之後, 新增了UIRemoteKeyboardWindow.
UITextEffectsWindow是和鍵盤輸入相關的window
UIRemoteKeyboardWindow是鍵盤視圖所在的window, 而且level爲最高的10000000.0

重登陸

當我們使用支付寶或者一些金融類App的時候, 會發現當App從後臺返回前臺的時候, 總是要重新輸入密碼, 以提高軟件安全性. 這個重新輸入的密碼界面一般是通過新增一個window來實現的, 因爲它可能從App中任意一個界面調用出來, 使用VC或者view的話終究不太方便.
下面來簡單介紹一下實現過程, 代碼比較簡單, 就不貼上了:

AppDelegate中監聽返回前臺的通知applicationWillEnterForegroundNotification;
在通知中實例化一個自定義window並makeKeyAndVisible, window中加入我們的密碼界面;
當用戶輸入正確密碼後直接將該window=nil, 系統自動將keyWindow變爲上之前的window.

懸浮球

只是簡單實現, 拒絕和那些成熟的項目作對比.
工程結構如下:

在模板App上面添加了兩個VC, 分別作爲suspensionWindow和logWindow的rootViewController. 下面直接貼上代碼.

AppDelegate.h

#import <UIKit/UIKit.h>

@interface AppDelegate : UIResponder <UIApplicationDelegate>

@property (strong, nonatomic) UIWindow *window;
@property (nonatomic, strong) UIWindow *suspensionWindow;
@property (nonatomic, strong) UIWindow *logWindow;

@end

AppDelegate.m

#import "AppDelegate.h"
#import "SuspensionViewController.h"
#import "LogViewController.h"

@interface AppDelegate () <SuspensionViewControllerDelegate>

@end

@implementation AppDelegate


- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    
    // 創建suspensionWindow
    self.suspensionWindow = [[UIWindow alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 100, 60, 60)];
    SuspensionViewController *suspensionVC = [[SuspensionViewController alloc] init];
    suspensionVC.delegate = self;
    self.suspensionWindow.rootViewController = suspensionVC;
    self.suspensionWindow.windowLevel = 0.2;        // 主window 0.0, 鍵盤window 1.0, logWindow 0.1
    self.suspensionWindow.hidden = NO;              // 可見
    
    return YES;
}


#pragma makr - SuspensionViewControllerDelegate

// 單擊懸浮球 回調
- (void)suspensionViewController:(SuspensionViewController *)suspensionVC didClickButton:(UIButton *)btn {
    
    if (btn.selected) {
        
        // 創建logWindow並設爲可見
        self.logWindow = [[UIWindow alloc] initWithFrame:[UIScreen mainScreen].bounds];
        LogViewController *logVC = [[LogViewController alloc] init];
        self.logWindow.rootViewController = logVC;
        self.logWindow.windowLevel = 0.1;
        self.logWindow.hidden = NO;
        
    }else {
        
        // 銷燬logWindow
        self.logWindow = nil;
        
    }
}


@end

ViewController.m

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timeIsUp:) userInfo:nil repeats:YES];
}


- (void)timeIsUp:(NSTimer *)timer {
    
    NSString *message = [NSString stringWithFormat:@"%@ test", [self getCurrentTimeString]];
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:@"LogMessageNotification" object:message];
}


// 獲取當前時間str
- (NSString *)getCurrentTimeString {

    // 日期解析器
    NSDateFormatter *dateFormatter = [[NSDateFormatter alloc] init];
    dateFormatter.timeZone = [NSTimeZone systemTimeZone];   // 設置時區 (跟隨系統)
    [dateFormatter setDateFormat:@"hh:mm:ss:SSS"];          // 設置時間字符串格式
    
    // 獲取當前時間（GMT）
    NSDate *date = [NSDate date];
    
    // 轉換成時間字符串
    NSString *dateStr = [dateFormatter stringFromDate:date];
    
    return dateStr;
}


@end

SuspensionViewController.h

#import <UIKit/UIKit.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@class SuspensionViewController;

@protocol SuspensionViewControllerDelegate <NSObject>

@optional
- (void)suspensionViewController:(SuspensionViewController *)suspensionVC didClickButton:(UIButton *)btn;

@end


@interface SuspensionViewController : UIViewController

@property (nonatomic, weak) id<SuspensionViewControllerDelegate>    delegate;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

SuspensionViewController.m

#import "SuspensionViewController.h"
#import "AppDelegate.h"


@interface SuspensionViewController ()

@property (nonatomic, strong) UIButton  *btn;

@end


@implementation SuspensionViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // init UI
    self.view.backgroundColor = [UIColor purpleColor];
    self.view.alpha = 0.5;
    [self.view addSubview:self.btn];
    
    // 添加拖動手勢
    UIPanGestureRecognizer *pan = [[UIPanGestureRecognizer alloc] initWithTarget:self action:@selector(panAction:)];
    [self.view addGestureRecognizer:pan];
}


- (void)viewWillLayoutSubviews {
    NSLog(@"%s", __func__);
    
    self.view.layer.cornerRadius = self.view.frame.size.width/2.0;
    self.btn.frame = self.view.bounds;
}


#pragma mark - UI事件

- (void)btnAction:(UIButton *)btn {
    btn.selected = !btn.selected;
    
    if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(suspensionViewController:didClickButton:)]) {
        [self.delegate suspensionViewController:self didClickButton:btn];
    }
}


- (void)panAction:(UIPanGestureRecognizer *)sender {
    
    // 獲取AppDelegate實例, 主window, 懸浮球window
    AppDelegate *appDelegate = (AppDelegate *)[UIApplication sharedApplication].delegate;
    UIWindow *mainWindow = appDelegate.window;
    UIWindow *suspensionWindow = appDelegate.suspensionWindow;
    
    switch (sender.state) {
            
        case UIGestureRecognizerStateBegan:
            {
                self.view.alpha = 1.0;
            }
            break;
            
        case UIGestureRecognizerStateChanged:
            {
                // 懸浮球跟隨手勢移動
                suspensionWindow.center = [sender locationInView:mainWindow];
            }
            break;
            
        case UIGestureRecognizerStateEnded:
        case UIGestureRecognizerStateFailed:
        case UIGestureRecognizerStateCancelled:
            {
                self.view.alpha = 0.5;
                // 懸浮球靠邊
                float x = suspensionWindow.frame.size.width/2;
                if (suspensionWindow.center.x > mainWindow.frame.size.width/2) {
                    x = mainWindow.frame.size.width - suspensionWindow.frame.size.width/2;
                }
                [UIView animateWithDuration:0.2 animations:^{
                    suspensionWindow.center = CGPointMake(x, suspensionWindow.center.y);
                }];
            }
            break;
            
        default:
            break;
    }
}


#pragma mark - lazy

- (UIButton *)btn {
    
    if (_btn == nil) {
        _btn = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeCustom];
        _btn.frame = self.view.bounds;
        [_btn setTitle:@"Log" forState:UIControlStateNormal];
        [_btn setTitleColor:[UIColor whiteColor] forState:UIControlStateNormal];
        [_btn addTarget:self action:@selector(btnAction:) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    }
    
    return _btn;
}


@end

LogViewController.m

#import "LogViewController.h"

@interface LogViewController ()

@property (nonatomic, strong) UITextView    *textView;

@end

@implementation LogViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // init UI
    self.view.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:177.0/255.0 green:177.0/255.0 blue:177.0/255.0 alpha:0.5];
    [self.view addSubview:self.textView];
    
    // 監聽通知
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(logMessage:) name:@"LogMessageNotification" object:nil];
}


- (void)dealloc
{
    // 移除所有通知
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self];
}


// 通知響應方法
- (void)logMessage:(NSNotification *)sender {
    
    NSString *message = (NSString *)sender.object;
    
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        self.textView.text = [NSString stringWithFormat:@"%@%@\n", self.textView.text, message];
        // 總是跳到最後一行
        [self.textView scrollRangeToVisible:NSMakeRange(self.textView.text.length, 1)];
    });
}


#pragma mark - lazy

- (UITextView *)textView {
    
    if (_textView == nil) {
        _textView = [[UITextView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, [UIScreen mainScreen].bounds.size.width/2, [UIScreen mainScreen].bounds.size.height/2)];
        _textView.center = CGPointMake([UIScreen mainScreen].bounds.size.width/2, [UIScreen mainScreen].bounds.size.height/2);
        _textView.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:0 green:1.0 blue:1.0 alpha:0.5];
        _textView.editable = NO;    // 禁用鍵盤
        _textView.text = @"";
    }
    
    return _textView;
}


@end

運行效果如下:

iOS開發之UI篇（12）—— UIWindow

目錄

繼承關係

結構

簡介

App中有哪些常見window

window的創建

系統模板創建

自定義創建

方法屬性

1. screen

2. windowLevel

3. keyWindow

4. becomeKeyWindow

5. resignKeyWindow

6. makeKeyWindow

7. makeKeyAndVisible

8. rootViewController

9. sendEvent:

10. convertPoint…

window變化通知

應用

UIAlertView

UIAlertController

keyboard

重登陸

懸浮球

iOS開發之多線程（2）—— Thread

iOS開發之進階篇（6）—— 單元測試（Unit Tests 和 UI Tests）

iOS開發之Swift篇（2）—— 基礎部分

iOS開發之UI篇（12）—— UIWindow

iOS開發之Swift篇（5）—— 控制流

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結