Просмотр кода страницы Cocoa

'''Cocoa''' ({{tr|[[какао]]}}) — [[Объектно-ориентированное программирование|объектно-ориентированный]] [[API]] для операционной системы [[macOS]] от компании [[Apple]]. Это один из пяти основных [[API]], доступных в Mac OS X, — Cocoa, [[Carbon (API)|Carbon]], [[Toolbox]] (для работы старых приложений [[Mac OS 9]]), [[POSIX]] и [[Java]]. Такие языки, как [[Perl]], [[Python]] и [[Ruby]], не считаются основными, так как на них пока что пишется не так много серьёзных приложений для Mac OS X.

[[Прикладное программное обеспечение|Приложения]], использующие Cocoa, обычно разрабатываются с помощью среды разработки Apple [[Xcode]] (в прошлом называвшегося [[Project Builder]]) и [[Interface Builder]] с использованием [[Язык программирования|языков программирования]]: [[Си (язык программирования)|C]], [[Objective-C]] и [[Swift (язык программирования)|Swift]]. Однако, среда Cocoa также доступна и при разработке на других языках, таких как [[Ruby]], [[Python]] и [[Perl]] с помощью связующих библиотек ([[MacRuby]], [[PyObjC]] и [[CamelBones]] соответственно). Также можно писать Cocoa-программы на Objective-C в обычном [[Текстовый редактор|текстовом редакторе]] и вручную компилировать их с помощью [[GCC]] или make-сценариев для [[GNUstep]].

С точки зрения конечного [[Пользователь|пользователя]], Cocoa-приложения — это приложения, написанные с использованием программной среды Cocoa. Такие приложения обычно имеют характерный внешний вид, поскольку эта среда во многом упрощает поддержку принципов «человечного интерфейса» Apple (Apple Human Interface Guidelines).

== История Cocoa ==
Cocoa является продолжением программных сред [[NeXTSTEP]] и [[OpenStep|OPENSTEP]], которые разрабатывались компанией [[NeXT]] в конце 1980-х годов. Apple приобрела NeXT в декабре [[1996 год]]а, и начала работу над операционной системой [[Rhapsody (операционная система)|Rhapsody]], которая должна была стать прямой наследницей OPENSTEP. Предполагалось, что она будет включать в себя так называемую «Синюю коробку» ([[Blue Box]]), для обеспечения эмуляции приложений [[Mac OS]]. База библиотек и поддержка формата исполняемых файлов OPENSTEP получила название «Жёлтой коробки» ([[Yellow Box]]). Rhapsody эволюционировала в Mac OS X, и «Жёлтая коробка» превратилась в Cocoa. В результате этого, названия классов Cocoa начинаются с букв NS (от NeXTStep<ref>[https://developer.apple.com/documentation/Cocoa/Conceptual/CocoaFundamentals/WhatIsCocoa/chapter_2_section_6.html Объяснение появления префикса NS] {{webarchive|url=http://archive.wikiwix.com/cache/20110223150957/https://developer.apple.com/documentation/Cocoa/Conceptual/CocoaFundamentals/WhatIsCocoa/chapter_2_section_6.html |date=2011-02-23 }}{{ref-en}} на сайте Apple Developer Connection</ref>): NSString, NSArray и т. п.

Большая часть кода, написанного для OPENSTEP, вошла в Cocoa и Mac OS X, однако есть и некоторые различия. Например, в NeXTSTEP и OPENSTEP для отображения текста и графики на экране использовалась технология [[Display PostScript]], в то время как в Cocoa используется система [[Quartz]] от Apple (в которой применяется та же модель построения изображения, что и в формате [[PDF]]). Кроме того, в Cocoa есть поддержка Интернета, например, класс NSURL и классы [[WebKit]] для работы с [[HTML]], в то время как в OPENSTEP существовала лишь ограниченная поддержка работы с сетевыми подключениями с помощью класса NSFileHandle и Berkeley sockets.

Прежде торговая марка «Cocoa» использовалась как название приложения, позволяющего детям создавать мультимедийные проекты. Первоначально это приложение было известно как [[KidSim]], а сейчас оно принадлежит сторонней компании и выпускается под маркой [[Stagecast Creator]]. Прекращение поддержки программы было осуществлено в русле рационализации, последовавшей за возвращением [[Стив Джобс|Стива Джобса]] в Apple. Старое название было использовано повторно, чтобы избежать задержки, связанной с регистрацией новой [[Торговая марка|торговой марки]], а Stagecast согласилась разрабатывать бывшую Cocoa под новым названием.

== Управление памятью ==
Одной из особенностей среды Cocoa является механизм для управления динамически выделяемой памятью. В классе NSObject, от которого порождается большинство классов Cocoa, как стандартных, так и пользовательских, для управления памятью реализован механизм [[Подсчёт ссылок|подсчёта ссылок]] (reference counting). Объекты, порождённые от NSObject, отвечают на сообщения <code>retain</code> и <code>release</code> и хранят количество ссылок, которое можно узнать, послав объекту сообщение <code>retainCount</code>. Объект, заново созданный с помощью методов <code>alloc</code> или <code>copy</code>, имеет количество ссылок, равное единице. Посылка объекту сообщения <code>retain</code> увеличивает количество ссылок, а посылка сообщения <code>release</code> — уменьшает его. Когда количество ссылок достигает нуля, объект удаляется, и занимавшаяся им память освобождается (высвобождение памяти для объектов [[Objective-C]] — это то же, что и вызов [[деструктор]]а у объектов C++. Метод <code>dealloc</code> делает примерно то же самое, что и [[деструктор]] в C++. Его вызов не гарантируется.). Подобный подход с подсчётом ссылок весьма похож на применяемый в [[Component Object Model|COM]] от [[Microsoft]] с его интерфейсом [[IUnknown]]. [[IUnknown]] обеспечивает функциональность, аналогичную <code>retain</code> и <code>release</code> в форме <code>AddRef</code> и <code>Release</code>.

В дополнение к подсчёту ссылок, программисты могут воспользоваться автоматически высвобождаемыми пулами (autorelease pools). Посылка объекту сообщения <code>autorelease</code> регистрирует объект в ближайшем автоматически высвобождаемом пуле текущего потока для высвобождения в будущем. Когда сам автоматически высвобождаемый пул высвобождается, он посылает сообщение <code>release</code> на каждое посланное прежде сообщение <code>autorelease</code>. Автоматически высвобождаемые пулы обычно создаются и высвобождаются в начале и в конце цикла сообщений, гарантируя, что выполнение программы выйдет за пределы блока, в котором объекты были зарегистрированы для автоматического высвобождения. Это означает, что приложение выполняется предсказуемо, и освобождение памяти происходит прозрачно для пользователя, в то время как при использовании автоматического [[Сборка мусора (программирование)|сборщика мусора]] в большинстве случаев программа неожиданно перестаёт реагировать на действия пользователя при его запуске.

Автоматическая сборка мусора в Cocoa поддерживается начиная с [[Objective-C]] 2.0 при разработке в [[Xcode]] 3.0, включённом в поставку [[Mac OS X v10.5|Mac OS X 10.5]] Leopard. Программист теперь имеет возможность выбрать между автоматической и ручной работой с памятью. Мнения о наиболее эффективном способе управления памятью разделились. Некоторые программисты утверждают, что [[подсчёт ссылок]] лучше, так как он позволяет разработчику иметь точный контроль над тем, когда высвобождаются объекты, и при этом не требует выделения памяти вручную под каждый объект, который используется в программе, а также не вызывает задержек в работе, характерных для автоматической сборки мусора. Другие говорят, что вся эта схема бесполезна, что автоматическая сборка мусора в манере [[Java]] — это наилучшее решение, так как она в значительной мере уменьшает вероятность ошибок программиста при работе с памятью. Сборка мусора в Cocoa не нарушает обратной совместимости программ, она используется только для проектов, специально скомпилированных с её использованием.

Также возможно совместить эти два подхода. Современные сборщики мусора часто позволяют запускать и останавливать себя посреди выполнения задачи, что даёт возможность приложению контролировать время, выделяемое на системные вызовы. Комбинирование этого подхода с автоматически высвобождаемыми по завершении цикла сообщений пулами AppKit, кажется, предлагает наилучший компромисс. Подобная система была успешно реализована в [[GNUstep]], [[Свободное ПО|свободно распространяемом]] аналоге OpenStep от [[GNU]].

== Основные фреймворки ==
Cocoa состоит в основном из двух библиотек объектов [[Objective-C]], называемых [[Framework|фреймворками]] (Framework). Фреймворки — это примерно то же, что и [[Библиотека (программирование)|динамические библиотеки]]. Они представляют собой скомпилированные объекты, загружаемые в адресное пространство программы во время исполнения, но помимо этого фреймворки включают ресурсы, заголовочные файлы и документацию. Cocoa также включает систему контроля версий, предупреждающую проблемы, встречающиеся в [[Microsoft Windows]] (так называемый «[[DLL hell]]»).

* ''[[Foundation Kit]]'', зачастую просто называемый '''Foundation''', впервые появился в OpenStep. В Mac OS X он основан на [[Core Foundation]]. Foundation представляет собой объектно-ориентированную библиотеку общего назначения обеспечивающую работу со [[строка (программирование)|строками]] и значениями, [[контейнер (программирование)|контейнеры]] и [[итерация (программирование)|итерацию]] по ним, [[распределённые вычисления]], циклы обработки сообщений и другие функции, не привязанные напрямую к [[Графический пользовательский интерфейс|графическому интерфейсу]].
* ''[[Application Kit]]'' или '''AppKit''' происходит напрямую от NeXTSTEP Application Kit. Он содержит код, с помощью которого программы могут создавать графический интерфейс и взаимодействовать с ним. AppKit построен на основе Foundation.

Ключевой элемент архитектуры Cocoa — это модель представлений (views). Внешне она организована как обычный фреймворк, но реализована с использованием [[PDF]] для всех операций рисования, предоставляемых [[Quartz]]. Это позволяет программисту рисовать всё, что угодно, используя команды языка, похожего на [[PostScript]]. Кроме того, это автоматически предоставляет возможность вывода любого представления на печать. Поскольку Cocoa обрабатывает обрезку, прокрутку, масштабирование и прочие типичные задачи отображения графики, программист освобождается от необходимости реализовывать базовую инфраструктуру и может сконцентрироваться на уникальных аспектах разрабатываемого приложения.

== Модель-представление-поведение ==
Команды [[Smalltalk]]-программистов из [[Xerox PARC]] в конце концов выработали философию, позволившую упростить разработку и значительно увеличить объём повторно используемого кода. Известная как «парадигма [[Model-View-Controller|модель-представление-поведение]]» (MVC), эта концепция предусматривает разделение приложения на три набора взаимодействующих между собой классов. Классы модели представляют данные, такие как документы, файлы настроек или объекты в памяти. Представления, как следует из названия, отображают данные (зачастую визуально). Классы поведения содержат логику, связывающую модели с соответствующими представлениями, и обеспечивают их синхронизацию.

В архитектуре Cocoa принципы MVC строго соблюдены. В OpenStep, большинство классов были либо представлениями высокого уровня (классы AppKit) либо относительно низкоуровневыми классами модели (например, NSString). По сравнению с похожими MVC-системами, в OpenStep недоставало сильной базы моделей. Например, не существовало базового класса, который бы представлял документ. Во время перехода к Cocoa, база моделей была невероятно расширена, и стала включать несколько готовых к употреблению классов, обеспечивавших функциональность, общую для большинства пользовательских приложений.

В Mac OS X 10.3, Apple представила семейство классов MVC, обеспечивающее стандартную функциональность поведения — NSController. Эти классы считаются частью системы [[Cocoa Bindings]] которая широко использует такие протоколы как [[Key-Value Coding]] и [[Key-Value Observing]]. Термин '''binding''' (связка) означает связку двух объектов, часто представления и поведения. Cocoa Bindings позволяют разработчику сосредоточиться на описании связей между объектами, вместо того, чтобы детально описывать поведение программы.

С выходом Mac OS X 10.4, Apple ещё больше расширила основные классы, представив фреймворк [[Core Data]], автоматизирующий отслеживание изменений в моделях и их сохранение (например, в файл). Этот фреймворк значительно упрощает работу с данными в приложении, предоставляя автоматическую поддержку чтения документов из файла и сохранения их в файл, а также архитектуры отмены и возвращения изменений.

Обеспечивая фреймворки для поддержки всех трёх уровней MVC, Apple ставит цель уменьшить количество «склеивающего» кода, который вынуждены писать разработчики, и освободить таким образом их время на написание уникальных для конкретного приложения функций.

== Позднее связывание ==
В таких объектно-ориентированных языках, как [[Java]] или [[C++]] вызовы методов физически представлены в памяти в виде указателей. Это ограничивает возможности дизайна приложения, поскольку имя вызываемого метода необходимо знать заранее. Хотя Cocoa по большей части сохраняет подобный подход, '''позднее связывание''' (late binding) в [[Objective-C]] позволяет большую гибкость.

В Objective-C методы представлены '''селектором''', то есть строкой, описывающей вызываемый метод. Когда объекту посылается сообщение, среда Objective-C получает селектор, по которому находится и затем вызывается требуемый метод. Поскольку селектор это текстовая строка, его можно сохранить в файл, передать по сети или между процессами, или обработать как-нибудь ещё. Поиск кода, выполняемого при вызове метода, осуществляется во время выполнения, а не на этапе компиляции программы. Это лишь незначительно замедляет производительность, но при этом позволяет одному и тому же селектору указывать на разные реализации метода.

Похожим образом в Cocoa устроена всеобъемлющая технология работы с объектами, называющаяся [[Key-Value Coding]] (KVC). Она позволяет обращаться к элементу данных или свойству объекта, а также изменять его во время выполнения программы по имени — имя свойства выступает в роли ключа к его значению. KVC приводит к чрезвычайной гибкости дизайна — тип объекта знать необязательно, но любое его свойство может быть получено с помощью KVC. Кроме того, с помощью технологии Cocoa, называемой [[Key-Value Observing]] (KVO), обеспечивается автоматическая синхронизация свойств объектов, связанных между собой.

== Объекты с богатыми возможностями ==
Одна из самых полезных вещей в Cocoa — это мощные «базовые объекты», предоставляемые системой. В качестве примера, обратитесь к классам Foundation <code>NSString</code> и <code>NSAttributedString</code>, которые обеспечивают поддержку [[Unicode]]-строк, и систему <code>NSText</code> в AppKit, позволяющую программисту отображать строки в графическом интерфейсе.

<code>NSText</code> и относящиеся к нему классы используются для отображения и редактирования строк. Эти объекты позволяют реализовать в приложении всё, что угодно, начиная от простейшего однострочного поля для ввода текста и заканчивая системой вёрстки с поддержкой разбиения на страницы и несколько колонок, а также профессиональных [[типография|типографских]] функций, таких как [[кернинг]], [[Лигатура (соединение букв)|лигатуры]], обтекание текста вокруг любых форм, повороты текста, полная поддержка Unicode и [[сглаживание шрифтов|сглаживания шрифтов]]. Свойства абзацев могут контролироваться как программно, так и пользователем, с помощью объекта «линейка» (ruler), который может быть присоединён к любому представлению, отображающему текст. Проверка правописания также может производиться автоматически, с использованием единого словаря для всех приложений и «подчёркивания волнистой линией», впервые введённого [[Microsoft]] (в Cocoa оно имеет вид красной пунктирной линии). Есть встроенная поддержка неограниченной отмены и возвращения внесённых изменений. Используя только встроенную функциональность, можно написать текстовый редактор в 13 [[количество строк кода|строк кода]]. С новыми объектами-контроллерами это количество строк можно свести к нулю. Это сильно контрастирует с [[TextEdit (API)|TextEdit]] API, имевшемся в более ранних версиях Mac OS.

Objective-C позволяет очень просто расширять функциональность имеющихся классов. Он поддерживает так называемые '''категории''', которые позволяют модифицировать существующие классы «на месте». С помощью категорий можно добавить требуемую функциональность, не внося в них изменений и даже вообще не имея доступа к исходному коду существующих классов. В других более распространённых языках это потребовало бы от программиста порождения нового класса, поддерживающего дополнительные функции, а затем кропотливую замену всех используемых объектов родительского класса на этот новый.

== Реализации ==
Фреймворки Cocoa написаны на [[Objective-C]], и посему этот язык является предпочтительным для написания Cocoa-приложений. Доступна также связка для языка Java (Cocoa-Java Bridge), которая, впрочем, не особенно популярна среди разработчиков. Более того, использование позднего связывания приводит к тому, что многие ключевые функции Cocoa невозможно применять на Java. В [[2005 год]]у Apple объявила, что Cocoa-Java будет считаться устаревшей. Другими словами, функции, добавленные в Cocoa в версиях Mac OS X после 10.4 не будут добавляться в интерфейс Cocoa-Java.

[[AppleScript Studio]], входящая в состав [[Xcode]] Tools делает возможным написание несложных Cocoa-приложений на [[AppleScript]]. Существует также разработанный сторонней компанией скриптовый язык [[F-Script]], предназначенный для Cocoa, который позволяет осуществлять прямой доступ к объектам Cocoa и предлагает набор инструментов с графическим интерфейсом для отслеживания их состояния.

Сторонние связки доступны также для других языков:<ref>[http://www.fscript.org/links.htm F-Script Links<!-- Заголовок добавлен ботом -->] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070716101250/http://www.fscript.org/links.htm |date=2007-07-16 }}</ref>
* [[C Sharp|C#]] — [[NObjective]], [[Cocoa Sharp]]
* [[Python]] — [[PyObjC]]
* [[Ruby]] — [[RubyCocoa]] (устаревший), [[MacRuby]]
* [[Perl]] — [[CamelBones]]
* [[JavaScript]] — [[JSCocoa]]
* [[Objective-Basic]] — [[ObjB]]

Вдобавок, существуют [[Свободное программное обеспечение|свободные]] реализации основных частей Cocoa, позволяющих кросс-платформенную (включая [[Windows]]) разработку приложений:
* [[GNUstep]]
* [[libFoundation]]
* [[Cocotron]]

Есть проекты, реализующие перевод Cocoa-приложений, написанных на языке [[Objective-C]], в [[веб-приложения]] на языке [[JavaScript]]:
* [[SproutCore]]
* [[Ember]]
* [[Cappuccino]] — проект породивший новый язык программирования [[Objective-J]]

== См. также ==
* [[Cocoa Touch]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{книга
|заглавие = Программирование для iOS 7. Основы Objective-C, Xcode и Cocoa 
|оригинал = iOS 7 Programming Fundamentals: Objective-C, Cocoa, and Xcode Basics 
|автор = Мэтт Нойбург 
|страниц = 384 
|isbn = 978-5-8459-1895-6 
|год = 2014 
|место =  М.
|издательство = [[Вильямс (издательство)|«Вильямс»]] 
}}
* Aaron Hillegass: Cocoa Programming for Mac OS X, Addison-Wesley, 2nd Edition 2004, Paperback, ISBN 0-321-21314-9.
* Stephen Kochan: Programming in Objective-C, Sams, 1st Edition 2003, Paperback, ISBN 0-672-32586-1.
* Michael Beam, James Duncan Davidson: Cocoa in a Nutshell, O’Reilly, 1st Edition 2003, Paperback, ISBN 0-596-00462-1.
* Erick Tejkowski: Cocoa Programming for Dummies, 1st Edition 2003, Paperback, ISBN 0-7645-2613-8.
* Simson Garfinkel, Michael K. Mahoney: Building Cocoa Applications : A Step by Step Guide, O’Reilly, 1st Edition 2002, Paperback, ISBN 0-596-00235-1.
* James Duncan Davidson: Learning Cocoa with Objective-C, O’Reilly, 2nd Edition 2002, Paperback, ISBN 0-596-00301-3.
* Scott Anguish, Erik M. Buck, Donald A. Yacktman: Cocoa Programming, Sams, 1st Edition 2002, Paperback, ISBN 0-672-32230-7.
* Bill Cheeseman: Cocoa Recipes for Mac OS X, Peachpit Press, 1st Edition 2002, Paperback, ISBN 0-201-87801-1.
* Andrew Duncan: Objective-C Pocket Reference, O’Reilly, 1st Edition 2002, Paperback, ISBN 0-596-00423-0.
* Apple Inc.: Learning Cocoa, O’Reilly, 1st Edition 2001, Paperback, ISBN 0-596-00160-6.

== Ссылки ==
* [https://web.archive.org/web/20070716015907/http://osx.hyperjeff.net/reference/CocoaArticles.php Список литературы по Cocoa]
* [http://www.cocoadevcentral.com/ Cocoa Dev Central]
* [https://web.archive.org/web/20080801025517/http://www.cocoadev.com/ Cocoa Development Wiki]
* [https://web.archive.org/web/20011122024307/http://homepage.mac.com/redbird/cocoa/ Project Cocoa] — о прежней Cocoa, также известной как [[KidSim]]

{{нет иллюстраций}}
{{Mac OS X}}
{{Инструментарии виджетов}}

[[Категория:MacOS]]
[[Категория:API]]
[[Категория:Программное обеспечение Apple]]