macOS Cocoa фреймворкі

Кіріспе

MacOS фреймворкі

Cocoa – Apple компаниясының десктоптық операциялық жүйесі macOS үшін жасалған, нысанға бағытталған қолданбалық бағдарламалау интерфейсі (API). Cocoa құрамына Foundation Kit, Application Kit және Core Data фреймворктері кіреді, олар Cocoa.h хэдер файлында және оларда қамтылған кітапханалар мен фреймворктерде, мысалы C стандартты кітапханасы мен Objective C орындалу ортасында ұсынылған. Cocoa қолданбалары әдетте Apple ұсынған әзірлеу құралдарын, атап айтқанда Xcode (бұрынғы Project Builder) және Interface Builder (қазіргі Xcode құрамында) пайдалана отырып, Objective C немесе Swift бағдарламалау тілдерінде әзірленеді. Дегенмен, Cocoa бағдарламалау ортасына басқа құралдар арқылы да қол жеткізуге болады. Сондай-ақ, Objective C Cocoa бағдарламаларын қарапайым мәтіндік редакторда жазып, оларды командалық жолдан немесе makefile-дан GNU Compiler Collection (GCC) немесе Clang арқылы қолмен құрастыруға болады. Соңғы пайдаланушылар үшін Cocoa қолданбалары – Cocoa бағдарламалау ортасын пайдаланып жазылған қолданбалар. Мұндай қолданбалар көбінесе таныс интерфейске ие, себебі Cocoa бағдарламалау ортасы көптеген стандартты UI элементтерін (мысалы, батырмалар, прокрутка тақталары және т.б.) ұсынады және Apple-дің адам-машина интерфейсі талаптарына сәйкес келу үшін қолданбаның көптеген аспектілерін автоматтандырады. iOS, iPadOS, tvOS және watchOS үшін Cocoa Touch деп аталатын ұқсас API бар, ол қол жестілерін тану, анимация және басқа графикалық басқару элементтерін қамтиды. Ол iPhone, iPod Touch, iPad, Apple TV және Apple Watch сияқты Apple құрылғылары үшін қолданбаларда қолданылады.

Тарих

Cocoa NeXT-тің 1980 және 1990 жылдары жасаған NeXTSTEP және OpenStep бағдарламалау орталарынан бірнеше бағдарламалық құралдардың (негізінен App Kit және Foundation Kit) дәстүрін жалғастырады. Apple компаниясы NeXT-ті 1996 жылдың желтоқсанында сатып алды, содан кейін OpenStep-тің тікелей мұрагері болатын Rhapsody операциялық жүйесін жасауға кірісті. Бұл классикалық Mac OS қолданбалары үшін Blue Box деп аталған эмуляция базасын қамтуы тиіс еді. OpenStep кітапханаларының базасы мен бинарлық қолдауы Yellow Box деп аталды. Rhapsody Mac OS X-ке айналды, ал Yellow Box Cocoa-ға айналды. Сондықтан, Cocoa кластары NS әріптерімен басталады, мысалы NSString немесе NSArray. Бұл OpenStep фреймворкіне арналған бастапқы, эксклюзивті NeXTSTEP атауына сілтеме жасайды. OpenStep-ті дамытуға жұмсалған көптеген жұмыстар Mac OS X-ті дамытуға қолданылды, Cocoa осы процестің ең көрінетін бөлігі болды. Дегенмен, айырмашылықтар бар. Мысалы, NeXTSTEP және OpenStep мәтін мен графиканы экранға шығару үшін Display PostScript-ті пайдаланды, ал Cocoa Apple-дің Quartz-қа тәуелді (ол Portable Document Format (PDF) бейнелеу моделін қолданады, бірақ оның негізгі технологиясы емес). Cocoa-да NSURL және WebKit HTML кластары сияқты интернеттік қолдау деңгейі бар, ал OpenStep-те NSFileHandle кластары және Berkeley сокеттері арқылы басқарылатын желілік қосылымдарға қарапайым қолдау ғана болды. API құралдар жиынтығы бастапқыда "Сары қорап" деп аталды және Apple-дің тіркелген тауарлық белгісі болып табылатын Cocoa деп қайта аталды. Apple-дің Cocoa тауарлық белгісі балаларға арналған мультимедиалық жобаларды жобалауға арналған бағдарламаның атауы ретінде пайда болды. Атау веб-беттерге енгізілгендіктен, "жас Java" дегенді білдіруі тиіс еді. Бастапқы "Cocoa" бағдарламасы Стив Джобс Apple-ге оралғаннан кейін тоқтатылды. Ол кезде Java компания үшін маңызды бағыт болды, сондықтан "Cocoa" "Сары қораптың" жаңа атауы ретінде таңдалды, себебі ол жергілікті Objective-C қолданысына қоса, көпірлік қабат арқылы Java-дан да қолжетімді болды. Apple Cocoa Java көпіріне қолдауды тоқтатқанмен, атау қолданыла берді және тіпті Cocoa Touch API үшін де пайдаланылды.

Cocoa continues the lineage of several software frameworks (mainly the App Kit and Foundation Kit) from the NeXTSTEP and OpenStep programming environments developed by NeXT in the 1980s and 1990s. Apple acquired NeXT in December 1996, and subsequently went to work on the Rhapsody operating system that was to be the direct successor of OpenStep. It was to have had an emulation base for classic Mac OS applications, named Blue Box. The OpenStep base of libraries and binary support was termed Yellow Box. Rhapsody evolved into Mac OS X, and the Yellow Box became Cocoa. Thus, Cocoa classes begin with the letters NS, such as NSString or NSArray. These stand for the original proprietary term for the OpenStep framework, NeXTSTEP. Much of the work that went into developing OpenStep was applied to developing Mac OS X, Cocoa being the most visible part. However, differences exist. For example, NeXTSTEP and OpenStep used Display PostScript for on screen display of text and graphics, while Cocoa depends on Apple's Quartz (which uses the Portable Document Format (PDF) imaging model, but not its underlying technology). Cocoa also has a level of Internet support, including the NSURL and WebKit HTML classes, and others, while OpenStep had only rudimentary support for managed network connections via NSFileHandle classes and Berkeley sockets. The API toolbox was originally called “Yellow Box” and was renamed to Cocoa a name already trademarked by Apple. Apple's Cocoa trademark had originated as the name of a multimedia project design application for children. The name was intended to evoke "Java for kids", as it ran embedded in web pages. The original "Cocoa" program was discontinued following the return of Steve Jobs to Apple. At the time, Java was a big focus area for the company, so “Cocoa” was used as the new name for “Yellow Box” because, in addition to the native Objective C usage, it could also be accessed from Java via a bridging layer. Even though Apple discontinued support for the Cocoa Java bridge, the name continued and was even used for the Cocoa Touch API.

Жадты басқару

Cocoa ортасының бір ерекшелігі — динамикалық түрде бөлінген жадты басқару мүмкіндігі. Foundation Kit-тің NSObject класы, одан көптеген кластар, сатушылар және пайдаланушылар шығарылады, жадты басқару үшін сілтемелік санау схемасын іске асырады. NSObject түбір класынан алынған нысандар retain және release хабарламаларына жауап береді және retain санын сақтайды. retainCount деп аталатын әдіс бар, бірақ оның атауына қарамастан, әдетте нысанның нақты retain санын қайтармайды. Ол негізінен жүйелік деңгейдегі мақсаттар үшін қолданылады. Apple оны қолмен шақыруды ұсынбайды. alloc немесе copy арқылы жаңадан құрылған нысанның retain саны біреуге тең болады. Осы нысанға retain хабарламасын жіберу retain санын арттырады, ал release хабарламасын жіберу retain санын азайтады. Нысанның retain саны нөлге жеткенде, ол C++ деструкторына ұқсас процедура арқылы босатылады. dealloc шақырылатынына кепілдік жоқ. Objective C 2.0 нұсқасынан бастап, Objective C орындалу ортасы міндетті емес және Автоматты Сілтемелік Санау (ARC) пайдасына ескірген қоқыс жинаушыны іске қосты. Бұл модельде, "retain" және "release" сияқты Cocoa сілтемелік санау операциялары операциясыз күйге келтірілді. Objective C 2.0-ның iOS нұсқасында қоқыс жинаушы жоқ. Objective C-дегі қоқыс жинау төмен приоритеттік фонондық жинақта жұмыс істейді және пайдаланушы тәжірибесін жауапты ету мақсатында Cocoa пайдаланушы оқиғаларында тоқтатылуы мүмкін. Ескі қоқыс жинаушы Mac OS X 10.13 нұсқасында әлі де қолжетімді, бірақ Apple ұсынған ешбір қолданба оны пайдаланбайды. 2011 жылы LLVM компиляторы Автоматты Сілтемелік Санауды (ARC) енгізді, ол дәстүрлі қоқыс жинаушының орнын Objective C бастапқы кодының статикалық талдауын жүргізу және қажет болған жағдайда retain және release хабарламаларын қосу арқылы алмастырады.

Негізгі жүйелер

Cocoa үш Objective C объект кітапханасынан – фреймворктерден тұрады. Фреймворктер функциялық тұрғыдан ортақ кітапханаларға ұқсас, олар бағдарламаның адрестік кеңістігіне орындалу кезінде динамикалық түрде жүктелетін компиляцияланған объектілер, бірақ фреймворктерге қосымша ресурстар, бас файлдар және құжаттама да кіреді. Cocoa фреймворктері белгілі бір типтегі жиынтық ретінде іске асырылады, онда жоғарыда аталған элементтер стандартты орындарда орналасқан. Foundation Kit (Foundation) алғаш рет Enterprise Objects Framework-те NeXTSTEP 3-те пайда болды. Ол OpenStep жұмысының бөлігі ретінде әзірленді және кейіннен 1994 жылы бұл жүйе шығарылғанда OpenStep AppKit-тің негізіне айналды. macOS жүйесінде Foundation Core Foundation-ға негізделген. Foundation – бұл жалпы нысанға бағытталған кітапхана, ол жолдар мен мәндерді өңдеу, контейнерлер мен итерация, үлестірілген есептеулер, оқиға циклдары (жүргізу циклдары) және графикалық пайдаланушы интерфейсіне тікелей байланысты емес басқа да функцияларды қамтиды. Фреймворктегі барлық сыныптар мен тұрақтылар үшін қолданылатын "NS" префиксі, NeXT және Sun Microsystems бірлесіп әзірлеген Cocoa-ның OPENSTEP мұрасынан шыққан. Application Kit (AppKit) түпнұсқа NeXTSTEP Application Kit-тен тікелей тараған. Ол графикалық пайдаланушы интерфейстерін құру және олармен өзара әрекеттесу үшін қолданылатын кодты қамтиды. AppKit Foundation-ның үстіне салынған және сол NS префиксін пайдаланады. Core Data – Foundation және Cocoa-да кездесетін объектінің тұрақтылығын қамтамасыз ететін жүйе. h. бірақ кеш байланыс бір таңдауыштың әртүрлі іске асырылымдарға сілтеме жасауына мүмкіндік береді. Осыған ұқсас, Cocoa негізгі құндылықты кодтау (KVC) деп аталатын деректерді өңдеудің кең таралған әдісін ұсынады. Бұл объектінің деректерін немесе қасиеттерін аты бойынша орындалу кезінде іздеуге немесе өзгертуге мүмкіндік береді. Қасиеттің аты құндылықтың кілті ретінде әрекет етеді. Дәстүрлі тілдерде мұндай кеш байланыс мүмкін емес. KVC дизайнның үлкен икемділігіне әкеледі. Объектінің түрін білудің қажеті жоқ, бірақ KVC көмегімен оның кез келген қасиетін табуға болады. Сонымен қатар, осы жүйені кеңейту арқылы, Cocoa терминдерімен негізгі құндылықты бақылау (KVO) арқылы автоматты түрде қайтару және кері қайтару қолдауы қамтамасыз етіледі. Кештік статикалық байланыс – статикалық және динамикалық байланыс арасындағы байланыстың бір түрі. Бағдарламаны іске қосу алдында атауларды байланыстыру статикалық (ерте) деп аталады; бағдарлама іске қосылған кезде орындалатын байланыстар динамикалық (кеш немесе виртуалды) болып табылады.

Cocoa consists of three Objective C object libraries called frameworks. Frameworks are functionally similar to shared libraries, a compiled object that can be dynamically loaded into a program's address space at runtime, but frameworks add associated resources, header files, and documentation. The Cocoa frameworks are implemented as a type of bundle, containing the aforementioned items in standard locations. Foundation Kit (Foundation), first appeared in Enterprise Objects Framework on NeXTSTEP 3. It was developed as part of the OpenStep work, and subsequently became the basis for OpenStep's AppKit when that system was released in 1994. On macOS, Foundation is based on Core Foundation. Foundation is a generic object oriented library providing string and value manipulation, containers and iteration, distributed computing, event loops (run loops), and other functions that are not directly tied to the graphical user interface. The "NS" prefix, used for all classes and constants in the framework, comes from Cocoa's OPENSTEP heritage, which was jointly developed by NeXT and Sun Microsystems. Application Kit (AppKit) is directly descended from the original NeXTSTEP Application Kit. It contains code programs can use to create and interact with graphical user interfaces. AppKit is built on top of Foundation, and uses the same NS prefix. Core Data is the object persistence framework included with Foundation and Cocoa and found in Cocoa. h. but late binding allows the same selector to reference different implementations. By a similar token, Cocoa provides a pervasive data manipulation method called key value coding (KVC). This allows a piece of data or property of an object to be looked up or changed at runtime by name. The property name acts as a key to the value. In traditional languages, this late binding is impossible. KVC leads to great design flexibility. An object's type need not be known, yet any property of that object can be discovered using KVC. Also, by extending this system using something Cocoa terms key value observing (KVO), automatic support for undo redo is provided. Late static binding is a variant of binding somewhere between static and dynamic binding. The binding of names before the program is run is called static (early); bindings performed as the program runs are dynamic (late or virtual).

Бай заттар

Коконың ең пайдалы мүмкіндіктерінің бірі – жүйе ұсынатын қуатты базалық объектілер. Мысал ретінде, Unicode тізбектерін қамтамасыз ететін NSString және NSAttributedString Foundation кластарын, сондай-ақ AppKit-тегі NSText жүйесін қарастырайық, ол бағдарламашыға GUI-ге тізбек объектілерін орналастыруға мүмкіндік береді. NSText және оған қатысты кластар тізбектерді көрсету және өңдеу үшін қолданылады. Бұл объектілер жиынтығы қолданбаға қарапайым біржолды мәтіндік енгізу жолынан бастап, толық көп беттік, көп бағанды мәтіндік макет схемасын жасауға мүмкіндік береді, сонымен қатар кернинг, лигатуралар, кез келген пішінге қарай мәтінді орналастыру, бұру, толық Unicode қолдауы және антиалиастингпен глифтерді көрсету сияқты толық кәсіби типографиялық мүмкіндіктерге ие болады. Абзацтардың макетін автоматты түрде немесе пайдаланушы кез келген мәтін көрінісіне тіркелетін кіріктірілген "сызық өлшегіш" объектісі арқылы басқаруға болады. Емле тексеру жүйелік тілдік сөздіктерді пайдаланып автоматты түрде жүзеге асырылады. Шексіз кері қайтару/қайта жасау мүмкіндігі орнатылған. Тек кіріктірілген мүмкіндіктерді пайдаланып, 10 жол кодтан аспайтын мәтіндік редактор бағдарламасын жазуға болады. Жаңа басқарушы объектілермен бұл көрсеткіш нөлге жуық болуы мүмкін. Егер кеңейту қажет болса, Cocoa-ның Objective-C-ді пайдалануы осы міндетті оңайлатады. Objective-C "санаттар" тұжырымын қамтиды, ол қолданыстағы класты өзгертуге мүмкіндік береді. Функционалдылықты бастапқы кластарға ешқандай өзгеріс енгізбей, тіпті оның бастапқы кодына қол жеткізбестен, бір категорияда жүзеге асыруға болады. Басқа көптеген бағдарламалау тілдерінде осы міндетті орындау үшін қосымша мүмкіндіктерді қолдайтын жаңа кіші класс құру және бастапқы кластың барлық экземплярларын жаңа кіші кластың экземплярларымен ауыстыру қажет.

Орындау және міндетті түрде жүзеге асыру

Cocoa фреймворктері Objective-C тілінде жазылған. Cocoa фреймворктері үшін Java байланыстары (Java көпірі деп аталады) Objective-C тілін көбірек таралған тілмен алмастыру мақсатымен ұсынылды, бірақ бұл байланыстар Cocoa әзірлеушілерінің арасында кең қолданыс таппады, ал Cocoa-ның хабар алмасу семантикасы Java сияқты статикалық түрде терілген тілге тиімді аударылмады. Cocoa-ның орындалу кезінде байланыс жасау қажеттігі Cocoa-ның көптеген маңызды мүмкіндіктері Java-да қолжетімді болмайтынын білдіреді. 2005 жылы Apple Java көпірінің қолданудан шығарылатынын хабарлады, яғни macOS-тың 10.4 нұсқасынан кейін Cocoa-ға қосылған жаңа мүмкіндіктер Cocoa Java бағдарламалау интерфейсіне енгізілмейді. 2014 жылғы Apple Worldwide Developers Conference (WWDC) конференциясында Apple Objective-C тілін алмастыруға бағытталған Swift деп аталатын жаңа бағдарламалау тілін таныстырды.

AppleScriptObjC дегеннің атауы

Бастапқыда AppleScript Studio қарапайым Cocoa қолданбаларын жасауға қолданылуы мүмкін еді. Бірақ, Snow Leopard нұсқасынан бастап ол қолданудан тоқтатылды. Оның орнына AppleScriptObjC келді, ол AppleScript тілінде бағдарламалауға және Cocoa фреймворктерін пайдалануға мүмкіндік береді.

Басқа байланыстар

Какао бағдарламалау ортасына PasCocoa, PyObjC, CamelBones, RubyCocoa және D/Objective C Bridge сияқты көпірлер арқылы басқа құралдармен де қол жеткізуге болады. Басқа тілдер үшін үшінші тараптан қолжетімді байлаулар: AppleScript, Clozure CL, Monobjc және NObjective (C#), Cocoa# (CLI), Cocodao, D/Objective C Bridge, LispWorks, Object Pascal, CamelBones (Perl), PyObjC (Python), FPC PasCocoa (Lazarus және Free Pascal), RubyCocoa (Ruby). Бұрын Apple компаниясы MacRuby деп аталатын Ruby тілінің нұсқасын жасады, ол көпірге мұқтаж болмайды. Nu тілі болса, Objective C объект моделін тікелей пайдаланатын Lisp-ке ұқсас тіл, сондықтан Cocoa фреймворктерін байлаусыз қолдана алады.

Басқа іске асырулар

Сонымен қатар, Cocoa framework-тің маңызды бөліктерінің ашық кодты нұсқалары бар, мысалы GNUstep және Cocotron, олар Cocoa қолданбаларын жасауға мүмкіндік береді және оларды Microsoft Windows және Linux сияқты басқа операциялық жүйелерде де қолдануға болады. Бұл платформааралық әзірлеуді қамтамасыз етеді.