app的启动 - 技术栈

前言

本篇文章讲解ios的应用程序的启动

应用程序的加载

点击一个app

首先，我们在手机上点击一个app图标

内核初始化

操作系统收到启动app的消息后，会调用内核代码初始化内存空间，为app创建进程
然后操作系统通过系统调用读取并解析app的可执行文件
然后操作系统的动态链接器根据app的可执行文件的符号表去加载app运行依赖的动态库，或者叫共享库，并与符号表进行绑定，如果动态库已经加载过的话就直接绑定就行了，因为很多动态库是app共享的，可能在内存常驻。
经过动态绑定以后，app的所有可执行代码和数据都已经准备就绪了，这个时候操作系统为app分配堆栈空间，拷贝代码和数据到内存等一系列操作
然后确定程序启动的内存位置，开始执行具体的二进制指令

从开始到main函数

代码指令并不是从main函数开始执行的，在main函数之前还有一系类的关于代码的初始化操作，比如：

runtime运行时初始化。
全局变量的初始化

main

int main(int argc, char * argv[]) {
    NSString * appDelegateClassName;
    @autoreleasepool {
        // Setup code that might create autoreleased objects goes here.
        appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
    }
    return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}

上面代码是一个main函数的执行代码，一般我们不需要修改这个函数中的代码，main函数主要的操作就是执行函数UIApplicationMain，该函数的原型如下：

// argc、argv：直接传递给UIApplicationMain进行相关处理即可
// principalClassName：指定应用程序类名（app的象征）
// 	该类必须是UIApplication(或子类)。
// 	如果为nil,则用UIApplication类作为默认值
// delegateClassName：指定应用程序的代理类，该类必须遵守UIApplicationDelegate协议
int UIApplicationMain(int argc, char * _Nullable argv[_Nonnull], NSString * _Nullable principalClassName, NSString * _Nullable delegateClassName);

这也是第一步，执行UIApplicationMain
第二步在UIApplicationMain内部执行，根据principalClassName创建UIApplication对象
第三步根据delegateClassName创建一个delegate对象，并将该delegate对象赋值给UIApplication对象中的delegate属性。所以，我们的AppDelegate遵循UIApplicationDelegate协议
```
@interface AppDelegate : UIResponder 	<UIApplicationDelegate>
```
开启一个主运行循环，处理事件，可以让程序保持运行
接下来，要加载info.plist，info.plist相当于我们应用程序的配置文件，在这里我们需要分开说明一下接下来的步骤啦，因为苹果公司在iOS 13的时候引入了多窗口的概念。

IOS 13之前

如果我们在info.plist设置了Launch screen interface file base name，程序会先加载Launch screen界面，这是个启动界面
如果我们在info.plist设置了Main storyboard file base name，程序会加载Main storyboard界面，该文件中保存了我们app的Root View Controller，否则直接跳到下一步
调用代理的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法，一般情况下，如果我们没有创建主界面的话，会在这一步创建主界面，如果我们设置了Main storyboard file base name，然后又在该函数内创建了一个新界面，新界面会覆盖之前的界面。
```
- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions
```

在IOS 13之前，应用程序的状态监听都是通过UIApplicationDelegate协议实现的，下面列出常用的UIApplicationDelegate协议。

UIApplicationDelegate协议

// 该方法是程序启动，但还没进入状态保存时执行。
// 该方法在启动界面之后执行
- (BOOL)application:(UIApplication *)application willFinishLaunchingWithOptions:(nullable NSDictionary<UIApplicationLaunchOptionsKey, id> *)launchOptions API_AVAILABLE(ios(6.0));

// 该方法是程序启动基本完成，准备开始运行时执行。
// 该方法在启动界面之后执行，一般需要在该方法内创建主界面
- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(nullable NSDictionary<UIApplicationLaunchOptionsKey, id> *)launchOptions API_AVAILABLE(ios(3.0));

// 该方法是当程序将要进入非活动状态时执行，在此期间，应用程序不接收消息或事件，比如按下Home键或者来电话了。
- (void)applicationWillResignActive:(UIApplication *)application

// 该方法是当程序已经进入后台时执行
- (void)applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application

// 该方法是当程序将要进入前台时执行
- (void)applicationWillEnterForeground:(UIApplication *)application

// 该方法是当程序进入活动状态时执行
- (void)applicationDidBecomeActive:(UIApplication *)application

// 该方法是当程序程序将要退出时执行
- (void)applicationWillTerminate:(UIApplication *)application

IOS 13之后

如果我们设置ios程序的Mimimum Deployments的iOS版本小于13，程序依旧采用上述的UIApplicationDelegate协议，但是如果我们的iOS版本大于13，上述UIApplicationDelegate协议的

applicationWillResignActive
applicationDidEnterBackground
applicationWillEnterForeground
applicationDidBecomeActive

都不会执行，因为这几种状态被认为是scene的状态改变而不是应用程序的状态改变了。事实上，info.plist的加载都需要改变。

为了实现多窗口功能，苹果修改了使用多年的AppDelegate，把AppDelegate分为了两部分，AppDelegate和SceneDelegate，其中

AppDelegate处理应用程序状态的改变，比如应用程序的加载，退出
AppDelegate中新增对scene的支持

// 新建场景时会调用，返回场景配置信息
// 我们一般在这个里面记载Scene Configuration
// 下面是一个例子：return [[UISceneConfiguration alloc] initWithName:@"Default Configuration" sessionRole:connectingSceneSession.role];
- (UISceneConfiguration *)application:(UIApplication *)application configurationForConnectingSceneSession:(UISceneSession *)connectingSceneSession options:(UISceneConnectionOptions *)options
// 关闭场景时调用
- (void)application:(UIApplication *)application didDiscardSceneSessions:(NSSet<UISceneSession *> *)sceneSessions
SceneDelegate处理场景的生命周期

// 配置UIWindow"窗口"并将其附加到所提供的UIWindowScene"场景"
// 如果在配置文件中配置了storyboard。UIWindow"窗口"将自动初始化并附加到场景
- (void)scene:(UIScene *)scene willConnectToSession:(UISceneSession *)session options:(UISceneConnectionOptions *)connectionOptions
// 在系统释放场景时或者场景进入后台调用
- (void)sceneDidDisconnect:(UIScene *)scene
// 当场景从非活动状态移动到活动状态时调用。
// 使用此方法可以重新启动场景处于非活动状态时暂停（或尚未启动）的任何任务。
- (void)sceneDidBecomeActive:(UIScene *)scene
// 当场景将从活动状态移动到非活动状态时调用。
// 比如来电话或切入后台
- (void)sceneWillResignActive:(UIScene *)scene
// 在场景从背景过渡到前景时调用。
- (void)sceneWillEnterForeground:(UIScene *)scene
// 场景进入后台后调用
- (void)sceneDidEnterBackground:(UIScene *)scene

程序支持的场景需要在Info.plist中声明，由Info.plist->Application Scene Manifest->Scene Configuration->Application Session Role节点指定场景List，每一项包含以下节点：

Configuration Name：场景配置的唯一标识；
Delegate Class Name：实现UIWindowSceneDelegate代理类的名称；
Storyboard Name：Storyboard的名称（如果采用的是Storyboard方式实现UI)，可选。

使用Scene Delegate之后，UIApplicationDelegate将不再持有UIWindow，它将转移至UIWindowSceneDelegate代理中

最后我们从加载配置文件开始重新梳理一下对于大于IOS13的启动过程

首先调用AppDelegate中的configurationForConnectingSceneSession协议，该协议会返回默认加载场景的UISceneConfiguration*
在Info.plist->Application Scene Manifest->Scene Configuration->Application Session Role中寻找场景列表，如果有，根据上一步返回的值匹配应该加载哪个场景，如果上一步返回nil，匹配列表中的第一个。如果列表为空，不加载场景，这时候应该是黑屏
如果匹配到了场景信息
- 如果包含storyboard，加载界面storyboard到UIWindow，执行下一步
- 否则，继续执行下一步
开始执行场景委托的willConnectToSession协议方法
该协议中可以初始化并显示UIwinodw，如果不进行处理，UIWindow就用之前加载过的storyboard
显示界面，完成。