Objective-C中的触摸事件传递与响应链机制

触摸事件基础

在iOS开发中，触摸事件是用户与应用交互的重要方式。当用户在屏幕上进行触摸操作时，系统会将这些触摸操作封装成事件，并在应用程序的界面中进行传递和处理。Objective-C作为iOS开发的主要编程语言之一，提供了一套完善的触摸事件传递与响应链机制。

触摸事件类型

UITouch：代表用户在屏幕上的一次触摸操作。一个UITouch对象对应一次触摸，从触摸开始到结束的整个过程，该对象会包含触摸的位置、时间、阶段等信息。例如，用户按下屏幕时，系统会创建一个UITouch对象；手指移动过程中，该对象的位置信息会更新；当手指离开屏幕时，这个UITouch对象的生命周期结束。
UIEvent：是事件的抽象基类，触摸事件是其具体的子类。UIEvent包含了在特定时间内发生的所有触摸事件（UITouch对象集合）。在实际应用中，一个UIEvent可能包含多个UITouch对象，比如用户进行多指触摸操作时。
触摸事件阶段：UITouch对象有不同的阶段，通过phase属性来表示。
- UITouchPhaseBegan：触摸开始，当用户手指首次接触屏幕时进入此阶段。
- UITouchPhaseMoved：触摸移动，手指在屏幕上移动时处于此阶段。
- UITouchPhaseStationary：触摸静止，手指停留在屏幕上且没有移动时进入此阶段。
- UITouchPhaseEnded：触摸结束，手指离开屏幕时进入此阶段。
- UITouchPhaseCancelled：触摸取消，由于某些系统原因（如来电、系统弹窗等）导致当前触摸操作被取消时进入此阶段。

触摸事件处理方法

在UIResponder类（UIView和UIViewController的父类）中定义了一系列处理触摸事件的方法，UIView和UIViewController可以通过重写这些方法来处理触摸事件。

触摸开始：

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    for (UITouch *touch in touches) {
        // 获取触摸点在当前视图坐标系中的位置
        CGPoint point = [touch locationInView:self];
        NSLog(@"Touch began at point: %@", NSStringFromCGPoint(point));
    }
}

在这个方法中，touches参数是当前事件中涉及的所有UITouch对象的集合，event参数则是包含这些触摸事件的UIEvent对象。通过遍历touches集合，可以获取每个触摸点在当前视图坐标系中的位置。

触摸移动：

- (void)touchesMoved:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    for (UITouch *touch in touches) {
        // 获取触摸点在当前视图坐标系中的位置
        CGPoint point = [touch locationInView:self];
        NSLog(@"Touch moved to point: %@", NSStringFromCGPoint(point));
    }
}

当手指在屏幕上移动时，系统会调用这个方法。同样通过遍历touches集合获取触摸点的新位置。

触摸结束：

- (void)touchesEnded:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    for (UITouch *touch in touches) {
        // 获取触摸点在当前视图坐标系中的位置
        CGPoint point = [touch locationInView:self];
        NSLog(@"Touch ended at point: %@", NSStringFromCGPoint(point));
    }
}

当手指离开屏幕时，系统会调用此方法，在这个方法中可以进行一些触摸结束后的操作，比如完成一个绘制手势后的处理。

触摸取消：

- (void)touchesCancelled:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    for (UITouch *touch in touches) {
        // 获取触摸点在当前视图坐标系中的位置
        CGPoint point = [touch locationInView:self];
        NSLog(@"Touch cancelled at point: %@", NSStringFromCGPoint(point));
    }
}

当触摸操作被取消时，系统会调用这个方法，通常可以在这里进行一些清理工作。

触摸事件传递

当用户触摸屏幕时，触摸事件需要在应用的视图层次结构中进行传递，以找到最合适的视图来处理该事件。这个过程涉及到一系列复杂的规则和机制。

事件传递的起点

UIApplication：触摸事件首先由UIApplication对象接收。UIApplication是应用程序的核心对象，负责管理应用程序的生命周期、事件循环等。当系统检测到触摸事件时，会将事件传递给UIApplication。
UIWindow：UIApplication接收到事件后，会将事件传递给应用程序的主窗口（UIWindow）。UIWindow是视图层次结构的根容器，所有的视图都添加在UIWindow上。一个应用程序通常有一个主窗口，但也可以有多个窗口（比如在分屏应用中）。

寻找最佳响应者视图

hitTest:withEvent: 方法：UIWindow接收到事件后，会调用hitTest:withEvent:方法来寻找能够处理该事件的最佳响应者视图。hitTest:withEvent:方法的作用是从当前视图开始，递归地调用子视图的hitTest:withEvent:方法，寻找最合适的视图。该方法的返回值是最适合处理触摸事件的视图，如果没有找到合适的视图，则返回nil。

- (UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event {
    // 首先判断当前视图是否隐藏、不响应用户交互或者alpha值小于0.01
    if (self.hidden || self.userInteractionEnabled == NO || self.alpha <= 0.01) {
        return nil;
    }
    // 判断触摸点是否在当前视图范围内
    if (!CGRectContainsPoint(self.bounds, point)) {
        return nil;
    }
    // 从后往前遍历子视图，因为后添加的子视图在前面
    NSArray *subviews = self.subviews;
    for (NSInteger i = subviews.count - 1; i >= 0; i--) {
        UIView *subview = subviews[i];
        // 将触摸点转换到子视图的坐标系中
        CGPoint subPoint = [self convertPoint:point toView:subview];
        UIView *hitView = [subview hitTest:subPoint withEvent:event];
        if (hitView) {
            return hitView;
        }
    }
    // 如果没有子视图处理该事件，则返回当前视图
    return self;
}

在上述代码中，首先检查当前视图是否满足接受触摸事件的条件（不隐藏、可交互且alpha值足够大），然后判断触摸点是否在当前视图的范围内。接着从后往前遍历子视图，将触摸点转换到子视图的坐标系中，递归调用子视图的hitTest:withEvent:方法。如果某个子视图返回了非nil的视图，则表示找到了合适的响应者视图，直接返回该视图；如果所有子视图都没有找到合适的响应者视图，则返回当前视图。

pointInside:withEvent: 方法：在hitTest:withEvent:方法中，会调用pointInside:withEvent:方法来判断触摸点是否在当前视图的范围内。pointInside:withEvent:方法主要用于判断触摸点是否在视图的矩形区域内，默认实现是根据视图的bounds来判断。

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

如果需要自定义触摸区域，可以重写pointInside:withEvent:方法。例如，对于一个圆形的视图，可以通过计算触摸点到圆心的距离来判断是否在圆形区域内。

- (BOOL)pointInside:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event {
    CGFloat radius = self.bounds.size.width / 2;
    CGPoint center = CGPointMake(self.bounds.origin.x + radius, self.bounds.origin.y + radius);
    CGFloat distance = sqrt(pow(point.x - center.x, 2) + pow(point.y - center.y, 2));
    return distance <= radius;
}

通过重写这个方法，就可以让圆形视图正确地处理触摸事件。

事件传递示例

假设有一个简单的视图层次结构，包含一个主视图（MainView），主视图中有两个子视图（SubView1和SubView2），SubView2又有一个子视图（SubSubView）。

// 创建主视图
UIView *mainView = [[UIView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 320, 480)];
mainView.backgroundColor = [UIColor lightGrayColor];
[self.view addSubview:mainView];

// 创建SubView1
UIView *subView1 = [[UIView alloc] initWithFrame:CGRectMake(50, 50, 100, 100)];
subView1.backgroundColor = [UIColor redColor];
[mainView addSubview:subView1];

// 创建SubView2
UIView *subView2 = [[UIView alloc] initWithFrame:CGRectMake(150, 150, 100, 100)];
subView2.backgroundColor = [UIColor blueColor];
[mainView addSubview:subView2];

// 创建SubSubView
UIView *subSubView = [[UIView alloc] initWithFrame:CGRectMake(20, 20, 60, 60)];
subSubView.backgroundColor = [UIColor greenColor];
[subView2 addSubview:subSubView];

当用户触摸屏幕时，UIWindow会调用hitTest:withEvent:方法开始寻找最佳响应者视图。假设用户触摸的点在SubSubView的区域内，首先UIWindow调用主视图的hitTest:withEvent:方法，主视图判断触摸点在其范围内，然后遍历子视图。主视图发现SubView2包含触摸点，调用SubView2的hitTest:withEvent:方法。SubView2又发现SubSubView包含触摸点，调用SubSubView的hitTest:withEvent:方法。SubSubView判断触摸点在其范围内，且没有子视图，最终返回自身作为最佳响应者视图。

响应链机制

当找到最佳响应者视图后，触摸事件会沿着响应链进行传递，直到有对象能够处理该事件。响应链是一个由响应者对象（UIResponder的子类，如UIView、UIViewController等）组成的链条。

响应链的构成

视图的响应链：最佳响应者视图首先尝试处理触摸事件。如果它不能处理，事件会沿着响应链向上传递。对于一个视图来说，它的下一个响应者是它的父视图。例如，SubSubView的下一个响应者是SubView2，SubView2的下一个响应者是MainView。如果MainView也不能处理事件，事件会继续向上传递给UIWindow，然后是UIApplication。
视图控制器的响应链：如果视图是由视图控制器管理的，那么视图控制器也会参与响应链。当视图的父视图无法处理事件时，事件会传递给视图控制器。例如，在一个UIViewController中添加的视图，当视图及其父视图都无法处理事件时，事件会传递给该UIViewController。如果UIViewController也不能处理，事件会继续传递给父视图控制器（如果有），直到传递到UIWindow和UIApplication。

响应链的传递过程

事件处理顺序：当事件到达最佳响应者视图后，首先调用该视图的触摸事件处理方法（如touchesBegan:withEvent:等）。如果该视图没有实现相应的处理方法，事件会传递给下一个响应者。下一个响应者会重复相同的过程，即先尝试调用自身的触摸事件处理方法，如果没有实现则继续传递。这个过程会一直持续，直到有对象处理了事件或者事件传递到UIApplication也没有被处理。
示例代码：假设有一个视图控制器（ViewController），在其视图（view）上添加了一个按钮（button）。

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    UIButton *button = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeSystem];
    button.frame = CGRectMake(100, 100, 100, 50);
    [button setTitle:@"Click Me" forState:UIControlStateNormal];
    [button addTarget:self action:@selector(buttonTapped) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    [self.view addSubview:button];
}

- (void)buttonTapped {
    NSLog(@"Button tapped");
}

@end

当用户点击按钮时，按钮作为最佳响应者视图，首先尝试处理触摸事件。由于按钮是UIControl的子类，它通过addTarget:action:forControlEvents:方法注册了一个事件处理方法buttonTapped，所以按钮能够处理这个触摸事件。如果按钮没有注册这个方法，事件会传递给它的父视图（ViewController的view），然后可能传递给ViewController，直到被处理或者传递到UIApplication。

自定义响应链

在某些情况下，可能需要自定义响应链。例如，在一个复杂的视图结构中，希望某个视图的下一个响应者不是它的父视图，而是另一个特定的视图。可以通过重写nextResponder方法来实现自定义响应链。

@interface CustomView : UIView

@end

@implementation CustomView

- (UIResponder *)nextResponder {
    // 返回自定义的下一个响应者
    return self.superview.superview;
}

@end

在上述代码中，CustomView重写了nextResponder方法，使其下一个响应者不是直接的父视图，而是父视图的父视图。这样，当CustomView无法处理事件时，事件会直接传递给父视图的父视图，而不是按照默认的响应链传递。

触摸事件传递与响应链的优化

在实际开发中，为了提高应用的性能和用户体验，需要对触摸事件传递与响应链机制进行优化。

减少不必要的事件传递

设置userInteractionEnabled：对于一些不需要处理触摸事件的视图，将其userInteractionEnabled属性设置为NO。这样，这些视图及其子视图都不会接收触摸事件，从而减少了事件传递过程中的计算量。例如，一个纯展示的视图，没有交互需求，就可以将其userInteractionEnabled设为NO。

UIView *displayView = [[UIView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 100, 100)];
displayView.backgroundColor = [UIColor grayColor];
displayView.userInteractionEnabled = NO;
[self.view addSubview:displayView];

合理设置hidden和alpha：视图的hidden属性和alpha值也会影响事件传递。如果一个视图隐藏（hidden = YES）或者alpha值小于0.01，那么它不会接收触摸事件。在一些情况下，可以通过设置这些属性来避免不必要的事件传递。例如，当一个视图在某个状态下不需要响应触摸事件时，可以将其隐藏或者设置alpha值。

UIView *temporaryView = [[UIView alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
temporaryView.backgroundColor = [UIColor redColor];
// 在某个条件下隐藏视图，避免接收触摸事件
if (someCondition) {
    temporaryView.hidden = YES;
}
[self.view addSubview:temporaryView];

优化hitTest:withEvent:方法

减少计算量：在hitTest:withEvent:方法中，尽量减少复杂的计算。例如，避免在该方法中进行大量的循环或者复杂的图形计算。可以提前计算一些固定的值，在hitTest:withEvent:方法中直接使用。
合理利用缓存：如果视图的结构或者触摸区域比较固定，可以考虑使用缓存来存储一些计算结果。比如，对于一个不规则形状的视图，每次判断触摸点是否在其范围内都需要进行复杂的计算，可以在视图初始化时计算好边界信息并缓存起来，在hitTest:withEvent:方法中直接使用缓存数据进行判断。

响应链处理优化

集中处理事件：在响应链中，尽量在靠近最佳响应者视图的地方处理事件。这样可以减少事件在响应链中传递的次数，提高处理效率。例如，对于一个视图层次结构中的多个子视图都可能触发的事件，可以在它们的共同父视图中统一处理，而不是让事件在响应链中层层传递。
避免循环引用：在自定义响应链或者处理事件时，要注意避免循环引用。例如，在设置下一个响应者时，要确保不会形成一个闭环，导致事件传递陷入死循环。

通过对触摸事件传递与响应链机制的深入理解和优化，可以开发出更加流畅、高效的iOS应用程序。在实际项目中，根据具体的需求和场景，灵活运用这些知识，能够提升应用的性能和用户体验。无论是简单的UI交互还是复杂的手势识别，触摸事件传递与响应链机制都是iOS开发中不可或缺的重要部分。在不断的实践和优化过程中，开发者可以更好地掌握这一机制，打造出更优秀的应用。同时，随着iOS系统的不断更新和发展，这一机制也可能会有一些细微的变化和改进，开发者需要持续关注官方文档和最新的技术动态，以确保应用的兼容性和先进性。在日常开发中，多进行一些实际的测试和性能分析，及时发现并解决触摸事件处理过程中可能出现的问题，如响应不及时、误触等，从而为用户提供更加优质的应用体验。