Text Kit & Core Text 文字排版

文字排版

通常我们使用UILabel、UITextField、UITextView在iOS上展示一些我们需要的文字。前者用于简单的展示，后两者可以用于接受用户的输入。通常情况下我们用上述3者展示简单的纯文本，如果我们需要展示图文混排或者稍微带一点排版样式的文字时，我们需要使用更底层的一些技术，比如Text Kit 或者 Core Text。

上图展示的iOS7的框架层次结构，可以看到基于Core Text的Text Kit为上述3个常用控件提供了技术支持。 首先我们需要准备一些关于字符的预备知识作为铺垫。

字符和字形(Character & Glyphs)

字符(Character)

字符从本质上讲是一个在特定字符集中定义的数字，比如我们在OS X中广泛使用的Unicode。Unicode标准为每一种我们可能会用到的字符，提供了唯一的数字标识。

字形(Glyphs)

字形是用于展示上述字符的一个图形形状。但是每个字符对应的字形，根据字体的不同、字体粗细/斜体定义的不一，并不是唯一的。 例如下图展示的字符“A”的多种字形

另外字体对应字形也不总是一对一的，在英文中经常就有连写的写法，如下图展示f+f和f+l连写情况下的字形

属性字符串(NSAttributedString)

属性字符串（NSAttributedString）在Core Text中使用广泛，接下来你可能会经常遇到他。他用于管理字符串和相关的属性集（例如：字体、字间距），这些属性可以被用于单个字符也可以是一段连续的字符串。 他使用一个NSDictionary来管理唯一标示的属性名称，你可以为任一范围的字符指定想要的字符属性。 在iOS6及以后，你可以通过attributedText属性为UILabel、UITextView、UITextField指定想要展示的字符串。通过这种方式我们就可以展示一些带格式的文本了。但是也许你会问如果要兼容iOS5或者更早的版本，要怎么做呢？这个我们在后面的Core Text部分会有解答。

以下是常见的4种类型，mutable和toll free bridge

NSAttributedString
NSMutableAttributedString
// Toll Free Bridge
CFAttributedString
CFMutableAttributedString

创建方法

initWithString:
initWithString:attributes:
initWithAttributedString:

同时还支持从RTF或者RTFD格式的rich text直接创建

initWithRTF:documentAttributes:
initWithRTFD:documentAttributes:

另外还支持从HTML数据直接创建

initWithHTML:documentAttributes:
initWithHTML:baseURL:documentAttributes:

读写属性

详细参考NSAttributedString 和 NSMutableAttributedString 的reference

Text kit

好了接下来重新回到我们之前说的Text Kit 和 Core Text中来。 Text Kit是UIKit framework中定义的一组用于提供高性能的排版、布局和展示文字的类和协议，比如展示特别的字间距、行间距、断行规则。 Text Kit中最主要的类之间的数据流图：

• Text views是指实例化以后的UITextView

• Text containers是指实例化的NSTextContainer。定义了字符串需要显示的区域，通常是一个矩形。通过继承后自定义他也可以是其他的任意形状。另外通过NSTextContainer.exclusionPath定义的UIBezierPath数组，可以定义在当前区域内不能用于text展示的例外区域。

• Layout manager是指实例化的NSLayoutManager。映射了字符到字形的对应变换关系。

• Text storage是指实例化的NSTextStorage。NSTextStorage是NSMutableAttributeString的子类，他保存了我们需要展示的字符串，以及字符串的各种样式

更形象化的展示，如下图所示

如果text在一个text container中展示不完全，那么他就会展示到另外一个text container中（如果有的话）。

代码demo：

NSTextStorage* textStorage = [[NSTextStorage alloc] initWithString:string];
NSLayoutManager *layoutManager = [[NSLayoutManager alloc] init];
[textStorage addLayoutManager:layoutManager];
self.textContainer = [[NSTextContainer alloc] initWithSize:self.view.bounds.size];
[layoutManager addTextContainer:self.textContainer];
UITextView* textView = [[UITextView alloc] initWithFrame:self.view.bounds 	textContainer:self.textContainer];
[self.view addSubview:textView];

Core Text

位于Text Kit 更底层的 Core Text framework 是一种用于排版和展示文字的技术，他被设计得高效且易用，速度比已有的ATSUI要快2倍以上。自从Core Text随着OSX 10.5(Leopard)的推出以来，很快就取代了ATSUI的地位。

简单的绘制方法

• OSX 可以通过drawAtPoint:和drawInRect:以及drawWithRect:options:方法绘制在NSView。但是这几个方法不推荐大范围使用，特别是针对频繁的绘制text，更推荐使用Text布局引擎（这个后面会提到）

• iOS 由于没有NSView的支持，Apple特别提供了CATextLayer来帮助我们绘制。 CATextLayer有一个-(id)String 的属性，可以被设置为NSString或者NSAttrib utedString两种类型。这样我们就可以把CATextLayer加在任何我们想要的view中，用于展示需要的text。

代码例子如下：

NSAttributedString *attributedString ; // 假设这里已经初始化好了
CATextLayer *textLayer = [[CATextLayer alloc ] init];
textLayer = attributedString;
[self.view.layer addSublayer:textLayer];

这里也就解答了前面提到的如何兼容iOS5下通过NSAttributeString来展示带格式的文本了。CATextLayer支持iOS 3.2及以后的版本，所以如果你要支持更早的版本，那么你可能要自己在stackoverflow一下了，呵呵。

Core Text布局引擎和Font api

接下来我们正式回到Core Text的部分。 Core Text主要由两个部分组成，text布局引擎和font API。

• text布局引擎 text布局引擎将字符生成字形，同时将字形转换成包含多行的frames，lines以及run。而且他还提供了字形和布局相关的数据，例如字形的定位和lines和frames的尺寸。

• font API 通过NSFont和NSFontDescriptor将iOS开发者喜闻乐见的方法带给了Mac OSX的开发者们。他提供了字体的引用、字体的描述以及访问font数据结构的快捷方法。

1. 首先通过已经创建好的CFAttributedStringRef（toll bridge to NSAttributedString），使用下面方法创建一个CTFramesetterRef CTFramesetterRef CTFramesetterCreateWithAttributedString( CFAttributedStringRef string );

2. 通过CTFramesetterRef 和 指定的文字显示区域 CGPathRef 创建CTFrameRef。 根据上图所示，同一个CFAttributedStringRef 和 CGPathRef 可以产生一个或者多个的CTFrameRef，在此同时framesetter将段落的样式应用到CTFrameRef上，比如对齐方式，tab位置，行间距，缩进，断行方式等。

   CTFrameRef CTFramesetterCreateFrame( CTFramesetterRef framesetter, CFRange stringRange, CGPathRef path, CFDictionaryRef frameAttributes );

3. 在CTFramesetterRef 生成 CTFrameRef的同时，也唤起了一个typesetter（排字，通常是CTTypesetterRef）。她的作用是将CFAttributedStringRef中的字符转换成对应的字形。

4. 每个段落中（可以理解CTFrameRef代表一个段落）中包含了多行（CTLineRef）。

5. 每一行中又包含了多个CTRunRef，是指一行中连续的一段包含同样属性和方向的文字。

自定义图文混排

通常情况下图文混排，还是需要开发者自己做一些事情。至于怎么做，这个就需要用到CTRunDelegate了。

• CTRunDelegate

本身这是Core Text提供的一个用于自定义CTRun排版属性的回调方法，这里的排版属性包括字形的宽度，字形的向上高度，向下高度。

字形宽度可以理解，但是什么是向上高度和向下高度呢？这个请看下图：

其实这个也比较好理解，大家刚学英语的时候，一定用过那种英文练习簿吧。那么倒数第二根线就是原点所在的基线了，往上就是向上高度，往下就是向下高度。

我们可以通过以下方法来创建一个CTRunDelegateRef

CTRunDelegateRef CTRunDelegateCreate(const CTRunDelegateCallbacks* callbacks, void* refCon ) 

• CTRunDelegateCallbacks

CTRunDelegateCallbacks才是真正定义字形宽度、向上高度和向下高度的结构体，我们看一下他的定义：

typedef struct
{
	CFIndex							version;
	CTRunDelegateDeallocateCallback	dealloc;
	CTRunDelegateGetAscentCallback	getAscent;
	CTRunDelegateGetDescentCallback	getDescent;
	CTRunDelegateGetWidthCallback	getWidth;
} CTRunDelegateCallbacks;

其中的dealloc、getAscent、getDescent、getWidth几个属性的类型都差不多

typedef void (*CTRunDelegateDeallocateCallback) (
	void* refCon );
typedef CGFloat (*CTRunDelegateGetAscentCallback) (
	void* refCon );
typedef CGFloat (*CTRunDelegateGetDescentCallback) (
	void* refCon );
typedef CGFloat (*CTRunDelegateGetWidthCallback) (
	void* refCon );

c语言中的void* 含义是任意类型的指针，但是我理解这里的参数一般指的是NSAttributeString中当前CTRun对应的属性NSDictionary（如果我理解的不对欢迎指出）

1. 首先我们定义好自己的CTRunDelegateCallbacks：

    void ACRichTextRunDelegateDeallocCallback(void *refCon) {
    }
		
    CGFloat ACRichTextRunDelegateGetAscentCallback(void *refCon) {
        CFDictionaryRef attributes = (CFDictionaryRef) refCon;
        CFStringRef height = CFDictionaryGetValue(attributes, @ATTRIBUTE_IMG_HEIGHT);
        if (height) {
            double heightF = CFStringGetDoubleValue(height);
            return (float) heightF;
        }  	
        return IMG_DEFAULT_HEIGHT;
    }

    CGFloat ACRichTextRunDelegateGetDescentCallback(void *refCon) {
        return 0;
    }
   
    CGFloat ACRichTextRunDelegateGetWidthCallback(void *refCon) {
        CFDictionaryRef attributes = (CFDictionaryRef) refCon;
        CFStringRef height = CFDictionaryGetValue(attributes, @ATTRIBUTE_IMG_WIDTH);
        if (height) {
            double heightF = CFStringGetDoubleValue(height);
            return (float) heightF;
        }
   
        return IMG_DEFAULT_HEIGHT;
    }
   
    // 创建我们自己的CTRunDelegateCallbacks 结构体
    CTRunDelegateCallbacks imageCallbacks;
    imageCallbacks.version = kCTRunDelegateVersion1;
    imageCallbacks.dealloc = ACRichTextRunDelegateDeallocCallback;
    imageCallbacks.getAscent = ACRichTextRunDelegateGetAscentCallback;
    imageCallbacks.getDescent = ACRichTextRunDelegateGetDescentCallback;
    imageCallbacks.getWidth = ACRichTextRunDelegateGetWidthCallback;
   

2. 之后我们把CTRunDelegateCallbacks结构体设置到CFAttributedString中，并通过range指定作用的范围

    CFMutableAttributedStringRef text ; // 假设这里已经初始化好
    NSDictionary *imgAttributes = component.attributes;
    CTRunDelegateRef runDelegate = CTRunDelegateCreate(&imageCallbacks, (__bridge void *) imgAttributes);
    CFAttributedStringSetAttribute(text, CFRangeMake(position, 1), kCTRunDelegateAttributeName, runDelegate);

    // 把属性设置到
    CFAttributedStringSetAttributes(text, CFRangeMake(position, 1), (__bridge CFDictionaryRef) component.attributes, NO);
		CFRelease(runDelegate);
   

经过上面这么多步骤，其实只是告诉Core Text 有一个地方需要占多大的位置，这样系统就会在指定的地方把空间腾出来，不绘制文字上去。真正的图像绘制其实还是需要我们自己通过Core Graphic来做。

1. 获取CTRun对应的坐标范围

通过创建CTFrameSetterRef，并且获取嵌套的CTFrameRef，以及包含的CTLineRef，从而最终循环到对应的CTRunRef，再通过以下函数获取当前CTRun坐标范围内的相关属性，比如宽度、向上高度和向下高度。

// 后面3个参数ascent/descent/leading都是输出项
double CTRunGetTypographicBounds (   
	CTRunRef run,    
	CFRange range,   
	CGFloat *ascent,    
	CGFloat *descent,    
	CGFloat *leading 
); 

1. 自定义绘图

上面获取的只是当前run的属性，真正绘图需要的是相对origin的坐标值，所以在循环CTLine和CTRun的时候，要记录下line和run的origin，并累加起来才是真正相对于坐标原点的偏移量。 有了坐标值后面就是真正的Core Graphic绘图了，限于篇幅不再展开去，具体可以参考Apple的官方文档：

参考文献

• Core Text

• ATSUI

• AttributedString

• RTF