OSX AutoLayout原理介绍

Auto Layout 是苹果公司在iOS6发布的界面布局技术，为了适配不同大小屏幕及屏幕变化而推出的一种技术方案，旨在实现一次编写布局界面UI，自动适应所有屏幕布局，并随着iOS SDK的迭代逐步完善了各种布局API、提供多种使用Auto Layout的布局方式。实际上Auto Layout算法本身并非有Apple发明，Auto Layout源于Cassary约束解析 工具 包。该算法由Alan Borning、Kim Marriott、Peter Stuckey、Yi Xiao于1997年发布，该算法的主要思想是：将基于约束系统的布局规则（本质上是表示视图布局关系的线性方程组）转化为表示规则的视图几何参数。

传统的布局

frame 布局

传统的布局方式是基于Frame来做UI控件的界面布局的,即设置控件在父视图中的起始坐标点Origin(x,y)和控件的大小Size(width,height)，为了精确，我们必须计算每个视图的frame。但布局一旦发生变化，相关frame都需要重新计算。然后这些计算都需要不断的手动动态的去计算，导致一旦有变化，就会需要去维护和调试。

自动缩放（auto resizing）

自动缩放的出现在一定程度上减轻了我们的负担。自动缩放规定父视图的frame变化时，视图的frame如何应对。如此一来，简化了布局响应外部变化所需的工作。但是他仅能应对外部父布局的变化，自身大小的变化则无法进行处理。

AutoLayout剖析

布局变化原因

外在变化：窗口缩放，设备旋转，屏幕尺寸不同，分屏模式等。

内在变化：内容展示变化，国际化，字体变化等。

AutoLayout方程式

先来看一张官方的图，表示一个约束的表达式。

下面来具体介绍下其各个变量的意义。

• Item1、Item2：一般是UIView，表示该约束关系对应的两个视图，当约束等式表示尺寸时，其中一个Item为nil。
• Attribute1、Attribute2：NSLayoutAttribute类型，表示约束属性。当约束等式表示尺寸时，其中一个Attribute为NSLayoutAttributeNotAnAttribute，表示占位，无任何意义。具体看下图
• Relationship：NSLayoutRelation类型，表示约束关系，可以是=、>=、<=。
• Multiplier：CGFloat类型，表示倍数关系，一般用于尺寸（eg：Item1的宽度为Item2的两倍，则Multiplier为2.0）
• Constant：CGFloat类型，表示常数。

AutoLayout 本质

Auto Layout本质就是一个线性方程解析Engine。基于Auto Layout的布局，不在需要像frame时代一样，关注视图尺寸、位置的常数，转而关注视图之间关系，描述一个表示视图间布局关系的约束集合，由Engine解析出最终数值。

一个约束对象NSLayoutConstraint，本质上是表示两个视图之间（当表示尺寸时只表示视图本身）布局关系的一个线性方程，该方程可以是线性等式、也可以是线性不等式。

多个约束对象组成是一个约束集合，本质上是表示某个界面上多个视图之间布局关系的线性方程组。方程组中的多个线性方程，以数字标识的优先级进行排序（UILayoutPriority，本质上是浮点型float）。

Auto Layout Engine根据按照线性方程的优先级从高到底对线性方程组进行解析，求得方程组的解。

• 当设置的约束欠缺，即存在约束歧义，线性方程组有多个解，而不是唯一解。这便是约束错误的一种：约束不充分，可能导致视图丢失，视图错位。
• 当设置的约束过多，存在多个优先级相同的描述同一个关系的线性方程，并且约束产生的效果不同（例如 View1.left = View2.right + 10 ; View1.left = View2.right + 20，优先级都为1000），线程方程组无解。这是约束错误的另一种：约束不可满足，产生约束约束冲突，控制台会Log错误日志，同样可能造成布局错误。

约束优先级

默认创建出来的约束优先级为UILayoutPriorityRequired（1000），称为必需约束；其他优先级小于1000的约束称为可选约束。Auto Layout Engine进行约束解析时，尝试着按优先级从高到低满足约束集合中的每一个约束，如果无法满足某个可选约束，则跳过；当优先级不同的两个约束描述的是同一个布局关系，Auto Layout会跳过优先级较低的约束。

Intrinsic Content Size

对于文本/图片等一些视图控件，可以通过其内在content推算出控件的大小。不是所有的控件都有Intrinsic Content Size。按钮,文本label,文字输入TextField,TextView,ImageView都可以根据内在的content内容计算控件的大小。

基于控件的内容content，有2个特定的约束:content hugging 收缩约束 和 content compression 扩张约束，这2个约束简称为CHCR。

IntrinsicHeight代表内部内容的高，IntrinsicWidth代表内部内容的宽

//content compression的约束条件：
View.height >= IntrinsicHeight
View.width >= IntrinsicWidth

//content hugging的约束条件：
View.height <= IntrinsicHeight
View.width <= IntrinsicWidth

从这几组约束来看，如果需要完整的显示内容就需要content compression的优先级尽量高，而如果需要尽量显示的紧凑一些占用空间小一些可以将content hugging优先级尽量设置高一些。

更加简洁易懂点的描述如下：

• Content Hugging Priority: 该优先级表示一个控件抗被拉伸的优先级。优先级越高，越不容易被拉伸
• Content Compression Resistance Priority: 该优先级和上面那个优先级相对应，表示一个控件抗压缩的优先级。优先级越高，越不容易被压缩

Auto Layout布局机制

创建视图树、描述视图之间的约束、设置优先级、设置视图内容，Layout Engine计算出视图位置、尺寸，绘制出对应的图层。

Auto Layout布局过程涉及延迟机制，并非一有约束更新就马上进行布局重绘，当有约束更改时，系统的默认做法是延迟更新，目的是实现批量更改约束、绘制视图，避免频繁遍历视图层级，优化性能。当更新约束太慢影响到后序代码逻辑，也可强制马上更新。

• App启动后开启RunLoop，循环检测图层树中是否存在约束变化；
• 当发生Constrints Change（直接or间接设置、更新、移除约束）,RunLoop检测到约束变化；
• RunLoop发现约束变化后，就会进入Deferred Layout阶段，视图的位置、尺寸值会在这个过程计算，设置到对应视图上，并绘制出来；
• 执行完一轮布局，RunLoop会继续检查视图树的约束更新情况，当再次发现约束更新，则执行新一轮布局……