iOS学习——布局利器Masonry框架源码深度剖析

程序员文章站 2022-04-05 09:02:10

iOS开发过程中很大一部分内容就是界面布局和跳转，iOS的布局方式也经历了显式坐标定位方式 --> autoresizingMask --> iOS 6.0推出的自动布局（Auto Layout）的逐步优化，至于为什么推出自动布局，肯定是因为之前的方法不好用（哈哈简直是废话），具体如何不好用以及 ......

　　iOS开发过程中很大一部分内容就是界面布局和跳转，iOS的布局方式也经历了 显式坐标定位方式 --> autoresizingMask --> iOS 6.0推出的自动布局（Auto Layout）的逐步优化，至于为什么推出自动布局，肯定是因为之前的方法不好用（哈哈简直是废话），具体如何不好用以及怎么变化大家可以瞅瞅 这篇文章。iOS6.0推出的自动布局实际上用布局约束（Layout Constraint）来实现，通过布局约束（Layout Constraint）可以确定两个视图之间精确的位置的相对距离，为此，iOS6.0推出了NSLayoutConstraint来定义约束，使用方法如下：

[NSLayoutConstraint constraintWithItem:view1
　　attribute:NSLayoutAttributeLeft
　　relatedBy:NSLayoutRelationEqual
　　toItem:view2
　　attribute:NSLayoutAttributeRight
　　multiplier:1
　　constant:10];

//翻译过来就是:view1的左侧，在，view2的右侧，再多10个点，的地方。

布局约束的添加规则：

（1）对于两个同层级 view 之间的约束关系，添加到它们的父 view 上（2）对于两个不同层级 view 之间的约束关系，添加到他们最近的共同父 view 上（3）对于有层次关系的两个 view 之间的约束关系，添加到层次较高的父 view 上（4）对于比如长宽之类的，只作用在该 view 自己身上的话，添加到该 view 自己上

　　具体关于NSLayoutConstraint的详细使用方法参见：NSLayoutConstraint-代码实现自动布局。今天我们文章的主角——Masonry框架实际上是在NSLayoutConstraint的基础上进行封装的，这一点在后面的源码分析中我们详细解释。

1 Masonry的布局教程

　　当我们需要对控件的top,bottom,left,right进行约束就特别麻烦，在OC中有一个库Masonry对NSLayoutConstraint进行了封装，简化了约添加约束的方式和流程。用Masonry框架进行布局非常简单，主要特点是采用链式语法进行布局，这一点使得我们在使用和代码布局上更为方便，利用Masonry进行布局的前提条件之一是布局视图必须先被添加到父视图中。简单示例如下代码，关于Masonry框架的使用并不是本文的重点，详情可以参见：Masonry介绍与使用实践：快速上手Autolayout。如果你的项目是Swift语言的，那么就得使用SnapKit布局框架了，SnapKit其实就是Masonry的Swift版本，两者虽然实现语言不同，但是实现思路大体一致。

UIView *sv1 = [UIView new];
//利用Masonry进行布局的前提条件之一是 布局视图必须先被添加到父视图中
[sv addSubview:sv1];
[sv1 mas_makeConstraints:^(MASConstraintMaker *make) {
    make.edges.equalTo(sv).with.insets(UIEdgeInsetsMake(10, 10, 10, 10));
     
    /* 等价于
    make.top.equalTo(sv).with.offset(10);
    make.left.equalTo(sv).with.offset(10);
    make.bottom.equalTo(sv).with.offset(-10);
    make.right.equalTo(sv).with.offset(-10);
    */
     
    /* 也等价于
    make.top.left.bottom.and.right.equalTo(sv).with.insets(UIEdgeInsetsMake(10, 10, 10, 10));
    */
}];

2 Masonry框架源码分析

　　Masonry框架是在NSLayoutConstraint的基础上进行封装的，其涉及到的内容也是非常繁多。在进行源码剖析时我们从我们经常用到的部分出发，一层一层进行解析和研究。

2.1 调用流程分析

　　首先，我们先大体了解一下调用 mas_makeConstraints 进行布局时的流程步骤，其实另外两个 mas_updateConstraints 和 mas_remakeConstraints 的流程也基本上是一样的。

- (NSArray *)mas_makeConstraints:(void(^)(MASConstraintMaker *))block 是Masonry框架中UIview + MASAdditions（UIview分类）中的方法，所以一般的控件视图都可以直接调用该方法，该方法传入一个block函数作为参数（返回值为void,参数为MASContraintMaker的实例对象make）

主要布局方法 - (NSArray *)mas_makeConstraints:(void(^)(MASConstraintMaker *))block 的源码和解析如下，主要工作是创建一个约束创建器，并将其传到block中（其实就是block中的make创建器）进行创建约束并返回

@implementation MAS_VIEW (MASAdditions)

- (NSArray *)mas_makeConstraints:(void(^)(MASConstraintMaker *))block {
    //关闭AutoresizingMask的布局方法是我们进行Auto Layout布局的前提步骤
    self.translatesAutoresizingMaskIntoConstraints = NO;
    //创建一个约束创建器
    MASConstraintMaker *constraintMaker = [[MASConstraintMaker alloc] initWithView:self];
    //在block中配置constraintMaker对象，即将constraintMaker传入block中（其实就是我们在block中用来添加约束的make）进行约束配置
    block(constraintMaker);
    //约束安装并以数组形式返回
    return [constraintMaker install];
}

...

约束安装方法 [constraintMaker install]; 的源代码如下，这部分的代码很简单，主要就是对当前约束创建器中的约束进行更新，因为除了我们这个 mas_makeConstraints 方法中会调用该方法之外， mas_updateConstraints 和 mas_remakeConstraints 中都会调用该方法进行约束的安装，所以在该约束安装方法中考虑了约束的删除和是否有更新等情况的处理。

//install方法主要就是对下面这个约束数组进行维护
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *constraints;

- (NSArray *)install {
    //判断是否有要删除的约束，有则逐个删除
    if (self.removeExisting) {
        NSArray *installedConstraints = [MASViewConstraint installedConstraintsForView:self.view];
        for (MASConstraint *constraint in installedConstraints) {
            [constraint uninstall];
        }
    }
    //更新约束
    NSArray *constraints = self.constraints.copy;
    for (MASConstraint *constraint in constraints) {
        constraint.updateExisting = self.updateExisting;
        //约束安装（这个才是真正的添加约束的方法）
        [constraint install];
    }
    [self.constraints removeAllObjects];
    return constraints;
}

上面这段代码中真正添加约束的方法其实是 [constraint install]; ，这里我们要分析一下这个install到底调用的是哪个方法的install？因为这里有好几个类（MASConstraint、MASViewConstraint、MASCompositeConstraint）有install方法。要知道具体调用的是哪一个类的install方法，我们就要弄清楚这里的约束constraint到底是什么类型，这就需要我们了解约束创建器（MASConstraintMaker）中的约束数组constraints中添加的到底是什么类型的约束，经过分析（分析过程在后面会讲到）我们发现这里添加的约束是MASViewConstraint类型的，根据面向对象的多态特性，所以我们这里调用的其实就是MASViewConstraint的install方法，该方法关键代码（代码太长，只放关键性代码）如下，我们可以看到其实就是通过iOS系统自带的自动布局约束布局类NSLayoutConstraint进行布局。

- (void)install {
    if (self.hasBeenInstalled) {
        return;
    }

    ...

    //MASLayoutConstraint其实就是在NSLayoutConstraint基础上添加了一个属性而已
    //@interface MASLayoutConstraint : NSLayoutConstraint
    
    MASLayoutConstraint *layoutConstraint
        = [MASLayoutConstraint constraintWithItem:firstLayoutItem
                                        attribute:firstLayoutAttribute
                                        relatedBy:self.layoutRelation
                                           toItem:secondLayoutItem
                                        attribute:secondLayoutAttribute
                                       multiplier:self.layoutMultiplier
                                         constant:self.layoutConstant];
    layoutConstraint.priority = self.layoutPriority;
    layoutConstraint.mas_key = self.mas_key;
    
    ...

    //添加约束
    if (existingConstraint) {
        // just update the constant
        existingConstraint.constant = layoutConstraint.constant;
        self.layoutConstraint = existingConstraint;
    } else {
        [self.installedView addConstraint:layoutConstraint];
        self.layoutConstraint = layoutConstraint;
        [firstLayoutItem.mas_installedConstraints addObject:self];
    }
}

　　通过上面的分析和研究，我们基本上已经把Masonry框架中主要布局方法的主流程了解清楚了。因为这是第一次学习iOS第三方框架的源码，在这个学习过程中也走了很多弯路，最开始是从最基本的类开始看，后来发现越看越不懂，不知道这个属性的定义在什么时候用到，是什么含义（(ノへ￣、)捂脸。。。）。后来通过摸索才知道源码学习应该直接从用到的方法着手，然后一步一步深入分析源码中每一步的目的和意义，顺藤摸瓜，逐个击破。

2.2 Masonry框架中的链式语法

　　下面的代码是比较常用的几种Masonry的布局格式，我们可以看到都是通过点语法的链式调用进行布局的。之前在学习Java和Android的过程中接触过链式语法，在Java中要实现这种链式语法很简单，无非就是每个方法的返回值就是其本身，因为Java的方法调用是通过点语法调用的，所以很容易实现。但是在OC中，方法调用都是通过 [clazz method:parm]; 的形式进行调用的，那么Masonry框架中是怎么实现的呢？

make.top.equalTo(sv).with.offset(10);

make.left.right.mas_equalTo(sv).mas_offset(0.0f);

make.top.left.bottom.and.right.equalTo(sv).with.insets(UIEdgeInsetsMake(10, 10, 10, 10));

　　同样的学习方法，我们来看一下源码中各个属性或方法是怎么实现的，最重要的原因就是getter方法和Objective-C 里面，调用方法是可以使用点语法的，但这仅限于没有参数的方法。

首先，我们在用Masonry进行布局的时候最先用MASConstraintMaker调用一个方位属性（在MASConstraintMaker中定义了许多方位属性进行初始化调用，具体有哪些如下MASConstraintMaker.h文件中所示），用点语法调用，例如 make.top ，这时候其实是调用了其getter方法，然后在getter方法中对该约束的代理进行设置（见下MASConstraintMaker.m文件中标红注释处）

//MASConstraintMaker.h文件
@interface MASConstraintMaker : NSObject

@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *left;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *top;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *right;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *bottom;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *leading;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *trailing;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *width;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *height;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *centerX;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *centerY;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *baseline;

#if (__IPHONE_OS_VERSION_MIN_REQUIRED >= 80000) || (__TV_OS_VERSION_MIN_REQUIRED >= 9000) || (__MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED >= 101100)

@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *firstBaseline;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *lastBaseline;

#endif

#if (__IPHONE_OS_VERSION_MIN_REQUIRED >= 80000) || (__TV_OS_VERSION_MIN_REQUIRED >= 9000)

@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *leftMargin;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *rightMargin;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *topMargin;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *bottomMargin;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *leadingMargin;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *trailingMargin;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *centerXWithinMargins;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *centerYWithinMargins;

#endif

@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *edges;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *size;
@property (nonatomic, strong, readonly) MASConstraint *center;
...

@end


//MASConstraintMaker.m文件
@implementation MASConstraintMaker

//每个方法返回的也是MASConstraint对象，实际上是MASViewConstraint、MASCompositeConstraint类型的对象，见最后的函数中标红的注释
- (MASConstraint *)top {
    //将对应的系统自带的约束布局的属性NSLayoutAttributeTop传入
    return [self addConstraintWithLayoutAttribute:NSLayoutAttributeTop];
}

//过渡方法
- (MASConstraint *)addConstraintWithLayoutAttribute:(NSLayoutAttribute)layoutAttribute {
    return [self constraint:nil addConstraintWithLayoutAttribute:layoutAttribute];
}

//最终的调用
- (MASConstraint *)constraint:(MASConstraint *)constraint addConstraintWithLayoutAttribute:(NSLayoutAttribute)layoutAttribute {
    MASViewAttribute *viewAttribute = [[MASViewAttribute alloc] initWithView:self.view layoutAttribute:layoutAttribute];
    MASViewConstraint *newConstraint = [[MASViewConstraint alloc] initWithFirstViewAttribute:viewAttribute];
    
　　...

    //添加约束
    if (!constraint) {
        //设置约束的代理是self
        newConstraint.delegate = self;
        [self.constraints addObject:newConstraint];
    }
    //返回MASViewConstraint类型的对象
    return newConstraint;
}

...

@end

然后通过第一步的初始化之后返回的就是一个MASViewConstraint对象了，后面的点语法主要就在于MASViewConstraint中的属性和方法了，在MASViewConstraint的.h和.m文件中我们都没有找到top等方位相关的属性或方法，但是我们发现MASViewConstraint是继承自MASConstraint的，然后我们发现在MASConstraint中定义了大量的方位相关方法（如下代码所示），所以类似 make.top.left 前面一个top是调用MASConstraintMaker的方法，后面一个left则是通过点语法调用MASConstraint的方法。但是为什么这些方法可以进行点语法调用呢？原因就是在Objective-C 里面，调用方法是可以使用点语法的，但这仅限于没有参数的方法。

@interface MASViewConstraint : MASConstraint <NSCopying>

//MASConstraint.h文件

@interface MASConstraint : NSObject

/**
 *    Creates a new MASCompositeConstraint with the called attribute and reciever
 */
- (MASConstraint *)left;
- (MASConstraint *)top;
- (MASConstraint *)right;
- (MASConstraint *)bottom;
- (MASConstraint *)leading;
- (MASConstraint *)trailing;
- (MASConstraint *)width;
- (MASConstraint *)height;
- (MASConstraint *)centerX;
- (MASConstraint *)centerY;
- (MASConstraint *)baseline;

#if (__IPHONE_OS_VERSION_MIN_REQUIRED >= 80000) || (__TV_OS_VERSION_MIN_REQUIRED >= 9000) || (__MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED >= 101100)

- (MASConstraint *)firstBaseline;
- (MASConstraint *)lastBaseline;

#endif

#if (__IPHONE_OS_VERSION_MIN_REQUIRED >= 80000) || (__TV_OS_VERSION_MIN_REQUIRED >= 9000)

- (MASConstraint *)leftMargin;
- (MASConstraint *)rightMargin;
- (MASConstraint *)topMargin;
- (MASConstraint *)bottomMargin;
- (MASConstraint *)leadingMargin;
- (MASConstraint *)trailingMargin;
- (MASConstraint *)centerXWithinMargins;
- (MASConstraint *)centerYWithinMargins;

#endif

...

@end

//MASConstraint.m文件
- (MASConstraint *)top {
    //这里会调用MASViewConstraint中的addConstraintWithLayoutAttribute：方法
    return [self addConstraintWithLayoutAttribute:NSLayoutAttributeTop];
}

//MASViewConstraint.m文件
- (MASConstraint *)addConstraintWithLayoutAttribute:(NSLayoutAttribute)layoutAttribute {
    NSAssert(!self.hasLayoutRelation, @"Attributes should be chained before defining the constraint relation");
    //调用代理的方法，之前我们说过设置的代理是MASConstraintMaker对象make，所以调用的实际上是MASConstraintMaker添加约束的方法，这就是我们再上面第一步讲到的方法
    return [self.delegate constraint:self addConstraintWithLayoutAttribute:layoutAttribute];
}

//MASConstraintMaker.m文件
- (MASConstraint *)constraint:(MASConstraint *)constraint addConstraintWithLayoutAttribute:(NSLayoutAttribute)layoutAttribute {
    MASViewAttribute *viewAttribute = [[MASViewAttribute alloc] initWithView:self.view layoutAttribute:layoutAttribute];
    MASViewConstraint *newConstraint = [[MASViewConstraint alloc] initWithFirstViewAttribute:viewAttribute];
    //当传入的constraint不为空时，即此调用不是第一个，make.toip.left在left时的调用
    if ([constraint isKindOfClass:MASViewConstraint.class]) {
        //则用MASCompositeConstraint作为返回值，即组约束
        NSArray *children = @[constraint, newConstraint];
        MASCompositeConstraint *compositeConstraint = [[MASCompositeConstraint alloc] initWithChildren:children];
        //设置代理
        compositeConstraint.delegate = self;
        //重新设置
        [self constraint:constraint shouldBeReplacedWithConstraint:compositeConstraint];
       //返回 MASCompositeConstraint对象return compositeConstraint;
    }

    if (!constraint) {
        //设置代理
        newConstraint.delegate = self;
        //设置约束
        [self.constraints addObject:newConstraint];
    }

    return newConstraint;
}

2.3 链式语法中传参方法的调用

　　在上一小节我们提到了链式语法的主要原因在于在Objective-C 里面，调用方法是可以使用点语法的，但这仅限于没有参数的方法，但是类似mas_equalTo、mas_offset等带参数传递的方法依旧可以用链式语法又是怎么一回事呢？最关键的一环就是 block。block就是一个代码块，但是它的神奇之处在于在内联(inline)执行的时候还可以传递参数。同时block本身也可以被作为参数在方法和函数间传递。block作为参数传递很常见，就是在我们的Masonry框架中添加约束的方法 - (NSArray *)mas_makeConstraints:(void(^)(MASConstraintMaker *))block 中就是讲一个block作为参数进行传递的。

　　同样在MASConstraint中，我们可以看到mas_equalTo、mas_offset等带参方法的定义如下，我们可以看到，方法的定义中并没有参数，但是返回值是一个带参的block，并且该block还返回一个MASConstraint对象（MASViewConstraint或者MASCompositeConstraint对象），所以方法的定义和使用都没有什么问题，和上一小节分析的内容差不多。最主要的区别就是这里返回值为带参数的block，并且该block的参数可以通过我们的方法进行传值。关于带参block作为返回值得用法可以参见 此链接的文章。

- (MASConstraint * (^)(MASEdgeInsets insets))insets;

- (MASConstraint * (^)(CGFloat inset))inset;

- (MASConstraint * (^)(CGSize offset))sizeOffset;

- (MASConstraint * (^)(CGPoint offset))centerOffset;

- (MASConstraint * (^)(CGFloat offset))offset;

- (MASConstraint * (^)(NSValue *value))valueOffset;

- (MASConstraint * (^)(CGFloat multiplier))multipliedBy;

- (MASConstraint * (^)(CGFloat divider))dividedBy;

- (MASConstraint * (^)(MASLayoutPriority priority))priority;

- (MASConstraint * (^)(void))priorityLow;

- (MASConstraint * (^)(void))priorityMedium;

- (MASConstraint * (^)(void))priorityHigh;

- (MASConstraint * (^)(id attr))equalTo;

- (MASConstraint * (^)(id attr))greaterThanOrEqualTo;

//MASConstraint.m文件
- (MASConstraint * (^)(id))mas_equalTo {
    return ^id(id attribute) {
        //多态调用子类MASViewConstraint或者MASCompositeConstraint的对应方法
        return self.equalToWithRelation(attribute, NSLayoutRelationEqual);
    };
}

//MASViewConstraint.m中对应的方法，MASCompositeConstraint其实也类似，只是循环调用每一个子约束的该方法
- (MASConstraint * (^)(id, NSLayoutRelation))equalToWithRelation {
    return ^id(id attribute, NSLayoutRelation relation) {
        //如果传入的参数是一个数组 则逐个约束解析后以组形式添加约束
        if ([attribute isKindOfClass:NSArray.class]) {
            NSAssert(!self.hasLayoutRelation, @"Redefinition of constraint relation");
            NSMutableArray *children = NSMutableArray.new;
            for (id attr in attribute) {
                MASViewConstraint *viewConstraint = [self copy];
                viewConstraint.layoutRelation = relation;
                viewConstraint.secondViewAttribute = attr;
                [children addObject:viewConstraint];
            }
            MASCompositeConstraint *compositeConstraint = [[MASCompositeConstraint alloc] initWithChildren:children];
            compositeConstraint.delegate = self.delegate;
            [self.delegate constraint:self shouldBeReplacedWithConstraint:compositeConstraint];
            return compositeConstraint;
        } else {
            //单一约束 则直接赋值
            NSAssert(!self.hasLayoutRelation || self.layoutRelation == relation && [attribute isKindOfClass:NSValue.class], @"Redefinition of constraint relation");
            self.layoutRelation = relation;
            self.secondViewAttribute = attribute;
            return self;
        }
    };
}

3 Masonry框架的整体运用的理解

进过上面的原理分析，大体理解了其调用和实现眼里，接下来，我们通过下面的这句代码在容器中的演变过程来进行整体感受一下，下面的演变过程来自：Masonry源码学习，原文有几处有点小问题修改过，大家参考的时候注意甄别和判断。

make.top.right.bottom.left.equalTo(superview)

make.top
- 生成对象A:MASViewConstraint(view.top)
- 将A的delegate设为make
- 将A放入make的constraints中，此时make.constraints = [A]
- 返回A
make.top.right
- 生成对象B:MASViewConstraint(view.right)
- 使用A和B生成MASCompositeConstraint对象C，将C的delegate设为make
- 将make.constraints中替换成C，此时make.constraints = [C]，C.childConstraints = [A,B]
- 返回C
make.top.right.bottom
- 生成对象D:MASViewConstraint(view.bottom)，将D的delegate为C
- 将D放入C.childConstraints中，此时C.childConstraints = [A,B,D]
- 返回C
make.top.right.bottom.left
- 生成对象E:MASViewConstraint(view.left)，E的delegate为C
- 将E放入C.childConstraints中，此时C.childConstraints = [A,B,D,E]
- 返回C
make.top.right.bottom.left.equalTo(superview)
- 会依次调用A,B,D,E的equalTo(superView)

在上面的过程中可以看到：

对make.constraints的添加和替换元素的操作
对MASCompositeConstraint对象的添加元素的操作（当.equalTo(@[view1,view2])时就有替换操作了，在里面没体现出）。
每个constraint的delegate为它的父容器，因为需要父容器来执行添加和替换约束的操作。

4 Masonry框架的整体架构

iOS学习——布局利器Masonry框架源码深度剖析

　　盗用iOS开发之Masonry框架源码解析中的一张图，这张图将Masonry框架的架构阐述的很清晰，Masonry框架主要分为4个部分：

View+MASAdditions：最左边的红色框的这个类，这是Masonry框架最主要的一个类，主要是最下面的四个添加和修改约束的方法
MASConstraintMaker：中间绿色框中的这个类，这是Masonry框架中的过渡类，链接最左边和最右边之间的关系，也是链式语法的发起点和添加约束的执行点。MASConstraintMaker类就是一个工厂类，负责创建和安装MASConstraint类型的对象（依赖于MASConstraint接口，而不依赖于具体实现）。
核心类：最右边的黄色框的这个类群，这是Masonry框架中的核心基础类群，这个类群又分为两个部分：
- 约束类群：黄色框上面三个类，其中MASConstraint是一个抽象类，不可被实例化。我们可以将MASConstraint是对NSLayoutConstriant的封装，看做是一个接口或者协议。MASViewConstraint和MASCompositeConstraint都继承自MASConstraint，其中MASViewConstraint用于定义一个单独的约束，而MASCompositeConstraint则用于定义一组约束条件，例如定义size、insert等参数时返回的其实都是MASCompositeConstraint。
- 属性类群：主要是指MASViewAttribute，主要是对NSLayoutAttribute的扩展，方便我们进行约束定义和修改
附属类群：还有一些工具类没有在这张图中进行展示，例如NSArray+MASAdditions、NSLayoutConstraint+MASDebugAdditions、MASLayoutConstraint等，都定义了一些工具和简化方法。

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