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iOS

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iOS
开发者 苹果公司
编程语言 CC++Objective-CSwift
操作系统家族 基于DarwinBSD)的类Unix系统macOS
运作状态 活跃
源码模式 闭源,含有开源组件
初始版本 2007年6月29日​(2007-06-29
最新版本

iPhone 5s及以上
iPad Air及以上
iPad mini 2及以上
iPod touch第6代
12 (16A366)(2018年9月18日​(2018-09-18

[1]
最新测试版本 12.1 Beta (16B5077c)(2018年10月9日​(2018-10-09 [2]
支持的语言 40种语言[3][4][5][6]
更新方式 iTunesOTAiOS 5或更高版本)
支持平台
内核类别 混合核心XNU
默认用户界面 Cocoa Touch多点触控GUI
许可证 专有软件最终用户许可协议,开源组件除外
官方网站 中国官方网站
香港官方网站
澳门官方网站
台湾官方网站
美国官方网站

iOS(原名为iPhone OS)是苹果公司为其移动设备所开发的专有移动操作系统,为其公司的许多移动设备提供操作界面,支持设备包括iPhoneiPadiPod touch。iPhone OS自iOS 4起便改名为iOS,它是继Android后全球第二大最受欢迎的移动操作系统,市占率已上升至约20.4% ,但仍远低于Android的76.8%[7]

iOS最初随iPhone亮相于2007年推出,并扩展至支持其他苹果公司的设备,如iPod touch(2007年9月)及iPad(2010年1月)。截至2017年1月,苹果公司的App Store已提供超过220万个iOS应用程序,当中有100万个是适用于iPad的原生应用程序。这些移动应用程序的下载总量已超过1,300亿次。

iOS的用户界面是使用多点触控直接操作。界面操控元素包括滑动条、开关及按纽。跟操作界面的控制包括滑动、点击、扭捏及反向扭捏。这些所有都在iOS操作系统及其多点触控界面中有具体的定义。内置的速度传感器能够被某些应用程序使用,当设备摇动时以的作出回应(一个常见的结果是还原指令),或以三维方式旋转(常见于切换纵向及横向之间的屏幕模式)。苹果公司把辅助功能集成到iOS中,让视力或听力障碍的用户能够在无障碍环境下正确使用其产品而获得极大的赞赏。

iOS的主要版本通常每年发布一次。目前的版本是2018年9月17日发布的iOS 12[8]。它适用于所有备有64位处理器的iPhone 5s及以后的机型、iPad (第5代)iPad Air和之后的型号、所有iPad Pro型号、iPad mini 2和之后型号,以及iPod touch (第六代) 的iOS设备。

历史

iOS的原始标志
2013年之前(左)及 2013-2017年(右)

2005年,斯特弗·乔布斯开始策划iPhone的计划,他可以选择“把Mac缩小,这将会是工程学上一个史诗般的壮举,或是把iPod扩大”。乔布斯赞成前者的做法,但是分别遭到由斯科特·福斯托托尼·法戴尔所领导的麦金塔iPod团队在内部竞争中互相否决,最终由福斯托团队创建的iPhone OS胜出。这个决定的成功在使iPhone成为第三方开发者的平台:这让许多第三方的Mac开发人员以最少的再培训资源下,使用著名的桌面操作系统为基础去替iPhone编写软件。福斯托还负责为编写iPhone应用程序,还有为ITunesApp Store的编程人员创建软件开发工具包[9][10]

2007年1月9日,苹果公司Macworld开发者大会上为iOS揭幕(当时命名为iPhone OS),并宣布于同年6月推出[11][12][13]。在1月揭幕时,乔布斯称:“iPhone以OS X运行的同时并可使用‘桌面应用程序’[14][15]”,然而在iPhone发布时,其操作系统被重命名为“iPhone OS”[16]。最初,本机应用程序并不支持第三方的应用程序。乔布斯的理由是,开发者可以透过Safari网页浏览器构建Web应用程序,“就像iPhone上的原生应用程序一般[17][18]”。2007年10月,Apple宣布正在开发一个软件开发工具包,并且他们计划在2月把它放在开发人员手中[19][20][21]。2008年3月6日,苹果公司举行了一场新闻发布会,宣布推出iPhone SDK[22][23]

App Store (iOS)于2008年7月10日开放,最初提供了500个应用程序[24]。2008年9月,App Store很快便增加到3,000个[25],2009年1月有15,000个[26],2009年有50,000个[27],2009年11月更达到100,000个[28][29],2010年8月有250,000个[30][31],2012年7月有650,000个[32],2013年10月有100万个[33][34],2016年6月有200万个[35][36][37],2017年1月更达到220万个[38][39]。截至2016年3月 (2016-03),有100万个应用程序本身与iPad平板电脑兼容[40],这些应用程序共下载了超过1,300亿次[35]。应用情报公司Sensor Tower估计,到了2020年,App Store将达到500万个应用程序[41]

2007年9月,苹果公司发布了iPod touch,那是基于iPhone的外形而重新设计的iPod[42]。2010年1月,苹果公司发布了iPad,其屏幕较iPhone及iPod Touch更大,并专为网页浏览、媒体消费和阅读而设[43]

2010年6月,苹果公司把iPhone OS重命名为“iOS”。然而思科系统沿用"IOS"的商标作为其路由器的操作系统已有十多年,为了避免任何潜在的诉讼,苹果公司从思科获得“IOS”商标的拥有权[44]

2016年10月,苹果公司在拿坡里那不勒斯腓特烈二世大学的新院校内开设了首个iOS开发者学院[45][46]

软件更新

Platform usage as measured by the App Store on September 3, 2018.[47]

  iOS 11 (85%)
  iOS 10 (10%)
  iOS 9 and earlier (5%)

苹果公司透过iTunes每年为iOS操作系统提供重大更新,自iOS 5及更高版本起,都可透过空中下载(On the Air)[48]进行。首个iOS版本于2007年的开发者大会(WWDC)上发布,并于同年6月29日正式推出。最初苹果公司并没有让随iPhone发布的操作系统有独立的名称,直至2008年才正式取名为iPhone OS,2010年6月改名为iOS。

iOS必须经过苹果服务器进行验证才能于iTunes更新(iOS 5及以上版本亦可透过iCloud进行验证),自动同步后便可使用[49]

在2013年的WWDC上,苹果公司发布了iOS 7,此版本彻底改变了用户界面,使原本的图像化的风格转变为平面化风格

最初,iPod Touch用户必须支付系统软件更新的费用,这是由于会计规则使设备不能如iPhone或Apple TV那样的“订阅设备”,需要对设备的重大更新进行付款[50][51]。然而,要求升级付费导致iPod Touch用户远离更新[52]。在2009年9月,苹果公司暂准了会计规则的变更,此对Apple的收益和股价有着显著影响,并容许iPod Touch获得免费更新[53][54]

最新版本为2018年9月17日发布的iOS 12[55]。它适用于所有备有64位处理器的iPhone 5s及以后的机型、iPad Air和之后的型号、iPad ProiPad mini 2和之后的型号,以及iPod touch (第六代)[56]

功能

主画面

用户能够透过SpringBoard来呈现的主屏幕,用户可在屏幕底部的dock上显示固定最常用的应用程序的图标。每当用户为设备解锁,或使用应用程序时按下物理的主页键按钮,主屏幕都会出现[57]。在iPhone OS 3中,引入了Spotlight,它让用户搜索设备内的媒体、应用程序、邮箱、联系人、消息、提醒事项、日历事项及相关的内容。从iOS 3.2开始,用户可以设置主屏幕的背景图片,此功能仅适用于第三代设备 — iPhone 3GS、第三代iPod touch(iOS 4或更高版本)、自iOS 3.2起的所有iPad型号(或更高型号)。研究人员发现,用户在其主屏幕上可根据应用程序的使用频率和相关性,以及其可用性和美学等原因而自行组织图标[58]

在iPhone 3GS上的iOS 4(或更高版本)之前,用户只能透过越狱来自定义屏幕的背景,但现在可以开箱即用。屏幕顶部有一个状态栏,用以显示如时间、电量及信号强弱的数据。屏幕的其余部分用于显示现时的应用程序。当密码被设置时,用户打开当设备就必须在锁屏(Lock Screen)上输入密码才能授权进入主屏幕[59]。在iOS 7及更高版本中,Spotlight是透过在主屏幕上的任何位置向下拉来实现(从顶部及底部边缘打开的通知中心及控制中心除外)[60][61]。在iOS 9中,有两种方法可以进行Spotlight:1)它也可以如iOS 3至iOS 6中那样进入;2)如iOS 7及iOS 8一样,在主屏幕的任何位置向下拉就能显示Spotlight;Spotlight赋予Siri建议,其中包括应用程序及联系人的建议,还有新闻[62]。在iOS 10中,Spotlight是位于“今日”的专有面板顶部[63]

系统字体

iOS最初使用Helvetica作为系统字体。苹果公司专门为iPhone 4及其Retina显示器切换到Helvetica Neue字体,并保留它作为适用于iOS 4上旧版iPhone的系统字体[64]。在iOS 7中,苹果公司宣布他们将系统字体变更为Helvetica Neue Light,此决定引发了对于低分辨率的流动屏幕使用较轻薄的字体是不恰当的批评,最终苹果公司选择以Helvetica Neue字体代替[65][66]。iOS 7的发布还介绍了在设置的无障碍设置来对应用其他形式的文本进行缩放的能力[67][68]。在iOS 9中,苹果公司将字体转为San Francisco,那是由苹果公司设计的字体,旨在最大限度地提高其产品阵容的易读性及字体的一致性[69][70]

文件夹

在iOS 4中引入了文件夹的功能,用户可以透过将应用程序拖放到另一个上面来创建,从那时起,用户可运用相同的程序来把多个项目加到文件夹中,文件夹的标题名称可由当中大部分应用程序的类别来自动选择,但名称也可由用户自行编辑[71]。当文件夹中的应用程序有通知标记时,文件夹会把各个通知数量相加,其总数会出现为文件夹的通知标记[71]。最初,iPhone上的文件夹最多可包含12个应用程序,而iPad上的文件夹可能包含20个[72]。随着越来越新的iPhone硬件上显示尺寸有所增加,iOS 7更新了文件夹页面,使它跟主屏幕布局相类似,从而大大的扩展了文件夹功能。文件夹的每个页面最多可包含9个应用程序,文件夹内可有15页,一个文件夹总共可包括135个应用程序[73]。在iOS 9中,苹果公司更新了iPad硬件中文件夹的大小,文件夹仍然是维持15页,然而每页可容纳16个应用程序一个文件夹总共可包括240个应用程序[74]

通知中心

在iOS 5之前,通知都是在模态窗口(modal window)中传递的,被撤销后便无法查看。在iOS 5中,苹果公司引入通知中心,容许用户查阅看通知历史记录。用户可以点击通知来打开相关的应用程序,或是把它撤销来清除[75]。通知现在能以横幅显示于屏幕顶部。若用户点击收到的通知,该应用程序将会被打开。用户还可以透过调整应用程序的通知设置来选择在模态窗口中查看通知的形式。随着iOS 8的推出,现在可以透过通知中心以进入由第三方定义的小部件。

当应用程序在闲置时获得通知,其图标上会出现一个红色徽章,此徽章一目了然地告知用户该应用程序有多少个通知事项。当用户打开应用程序便能清除徽章。

辅助功能

iOS提供各种辅助功能,以协助有视力和听力障碍的用户。有一项主要功能称为“VoiceOver”,它在屏幕上提供语音朗读信息的功能,包括上下文按钮、图标、链接及其他用户界面的元素,允许用户透过手势操作来导航操作系统。任何具有默认操控及开发以UIKit框架下的应用程序都会获得内置VoiceOver的功能[76]。其中一个例子是拿起iPhone拍照,VoiceOver会描述照片里的风景[77]。随着2013年iOS 7的发布而推出作为“iPhone专用”计划的一部分,苹果公司开发了使用蓝牙和一种特殊的技术协议,让iPhone和iPad能够连接兼容的第三方配件,使流式音频能够直接发送到用户的耳朵。额外定制适用于“iPhone专用”的产品包括电池跟踪及适用于不同环境的可调声音设置[78][79]。苹果公司为2016年发布iOS 10进一步努力实现其辅助功能,VoiceOver上加入新的发音编辑器,以及加入透过设备上的相机来实现放大镜的功能,听障人士可通过电信设备的软件(TTY)在iPhone上拨打电话,并为第三方开发人员提供教程和指南,以便将适当的辅助功能合并到他们的应用程序当中[80]

大西洋》的利亚·科尔诺斯基(Liat Kornowski)写道:“自点字的发明以来,iPhone已经成为最具革命性的发展之一[81] ”;2016年,《TechCrunch》的史蒂芬·阿基诺(Steven Aquino)形容苹果公司正“引领辅助技术的方式”;苹果公司的全球无障碍政策和倡议高级经理的莎拉·客林格尔(Sarah Herrlinger)指:“我们将辅助功能视为一项基本人权。我们以支持包容世界的愿景来建设我们产品的核心,机会和获取信息都是无障碍的,使残疾人士能够实现他们自己的目标[82]”。

多任务处理

多任务作业是2010年6月随着iOS 4一起推出的功能[83][84],亦只有某些设备支持多任务作业,如iPhone 3GSiPhone 4、及第三代iPod Touch[85]。直至同年11月推出的iOS 4.2.1,iPad才开始支持多任务作业[86]。现时,iPhone 3 GS+、第3代iPod Touch,以及所有iPad型号都支持多任务作业[87]

在iOS中实行多任务作业一直受到批评,因为其方式限制了应用程序于背景工作只能运行有限的功能集,并要求应用程序的开发人员为其增加明确支持[85][88]

在iOS 4之前,多任务作业仅限于包括在苹果公司的设备上可选择的应用程序,然而用户可以透过在设备上“越狱”来进行非正式的多任务作业[89]。从iOS 4开始,在第三代及以上的iOS设备上,有七个背景应用程序接口支持多任务作业[90]

  • 背景音乐 — 只要音频或视频内容仍在播放,应用程序便会在背景继续运行[91]
  • IP语音 — 当电话未在进行时,应用程序会暂停[91]
  • 背景位置 — 当位置更改时,应用程序会获得通知[91]
  • Apple推送通知服务
  • 本机通知 — 应用程序会安排在预定时间发送本机通知[91]
  • 任务完成 — 应用程序会要求系统给予额外的时间来完成分派的任务[91]
  • 应用程序快速切换 — 应用程序并不会运行任何代码,并且随时可以从存储器中删除[91]

iOS 5引入了三个新的后台应用程序接口:

  • 报亭 — 应用程序可以在后台把内容下载,为用户做好准备[91]
  • 外置配件 — 应用程序跟外置配件互通信息,并定期共享数据[91]
  • 蓝牙配件 — 应用程序与蓝牙配件互通信息,并定期共享数据[91]

在iOS 7中,苹果公司推出了一项新的多任务作业功能,为所有应用程序提供背景更新的功能。此功能在没有显著降低设备的电池寿命下,会选择以WiFi网络而不是行动网络去更新用户最常用的应用程序。

切换应用程序

在iOS 4.0到iOS 6.x中,双击主页按钮便可启动应用程序切换器。从底部出现类似于dock的可滚动界面,向上拨就能移动屏幕的内容。选择图标就能切换其应用程序。最左边的是用作控制音乐及旋转锁定的图标,而在iOS 4.2及以上版本中,还有控制音量的图标。

随着iOS 7的推出,双击主页按钮仍能启动应用程序切换器。它跟以前的版本不同的是,图标上方会显示打开的应用程序的屏幕截图,水平滚动能浏览早前使用的应用程序,并且可以透过拖动来把它关闭,类似于WebOS处理多张卡片的方式[92]

随着iOS 9的推出,应用程序切换器有显著的视觉上变化;虽然它仍保留了iOS 7中引入的卡片比拟,应用程序的图标较小,并且出现于屏幕截图的上方(由于删除了“最近及最喜欢的联系人”,使现在的它更大),并且每个应用程序的“卡片”与其他的互相重叠,在用户滚动时形成转动的效果。现在,主屏幕并非出现在应用程序切换器的最左侧,而是在最右侧[93]

在iOS 11中,应用程序切换器获得大大的重新设计。在iPad中,控制中心与应用程序切换器结合在一起,iPad的应用程序切换器也可以从屏幕底部向上滑动来进入。在iPhone中,若RAM中没有应用程序,则无法进入应用程序切换器。

结束任务

在iOS 4.0至iOS 6.x中,用户只要简单地在主画面按住应用程序的图标使它们“摇晃”,然后点击出现在图标角落处的红色减号圆圈就能把应用程序删除[94]。iOS 4.0至6.1.6(iOS 6的最新版本),清除多任务作业的应用程序的方法仍维持不变。

截至iOS 7,这个过程变得更快更容易。在iOS 7中,已不需要按住图标来关闭它们,用户只需把它们向上滑动至离开屏幕即可关闭。跟iOS 6.1.6的版本每次只能清除1个相比,iOS 7已可每次清除3个应用程序[95]

任务完成

任务完成允许应用程序在它被暂停后仍然继续运行某项任务[96][97]。从iOS 4.0开始,应用程序最多可以请求在背景操作10分钟以完成任务[98]。这并不会扩展到背景作业的上传和下载工作(例如你在某应用程序中开始下载,若你从应用程序中切换,任务将无法完成)。

人工智能助理

Siri(/ˈsɪəri/)是个结合到iOS的智能个人助理,个人助理使用语音查询及自然语言用户界面来回答问题、提出建议,并透过互联网搜索以运行操作。该软件会适应用户的个人语法、搜索和喜好以继续使用,回复的结果是个性化的。

该应用程序最初于2010年2月作为iOS应用程序来发布[99],并于两个月后被苹果公司收购[100][101][102],然后集成到iPhone 4S并重命名为“Siri”于2011年10月推出[103][104]。那时,该独立的应用程序也从iOS的App Store中移除[105]

Siri支持广泛的用户命令,包括运行电话操作、查阅基本信息、安排活动与提醒、处理设备的设置、在互联网上搜索、区域导航、查找有关娱乐的数据,并且能够使用跟iOS结合的应用程序[106]。随着iOS 10于2016年发布,苹果公司为Siri开放了有限的第三方使用,包括第三方的通信应用程序,以及支付、乘车共享及网络电话的应用程序[107][108]。随着iOS 11的发布,苹果公司更新了Siri的声音,使其成为更清晰的人类声线。它现在支持后续问题和语言翻译,以及额外第三方操作[109][110]

游戏中心

游戏中心是由苹果公司发布的[111]在线多人游戏的“社交游戏网络”[112]。它容许用户“邀请朋友玩游戏,通过配对来开始多人游戏,追踪他们的成就,并把他们的最高分数在排行榜上作比较”。iOS 5及更高版本增加了对个人数据照片的支持[112]

游戏中心于2010年4月8日在苹果公司主持的iOS 4预览活动上发布,同年8月向其公司的注册开发者发行预览版[112],它于2010年9月8日随iPhone 4、iPhone 3GS及第2代至第4代的iPod Touch发布[113]。直至iOS 4.2.1,Game Center才首次在iPad上公开亮相[114]第一代iPhoneiPhone 3G以及第一代iPod Touch并不支持游戏中心(后者两个设备由于没有iOS4以致没有游戏中心)。然而,iPhone 3G在透过黑客入侵就能够非正式获得游戏中心的功能[115]

使用界面

iOS用户界面能使用按键、多点触控对设备进行控制。此外透过其内建的加速器,可以旋转装置以使屏幕改变方向,令设备更便于使用。

  • 实体按键:包括屏幕下方的Home键(用于退出应用程序、回到主界面、长按开启语音控制(Voice Control)或Siri,于iPhone 5s及之后版本及iPad Air 2及之后版本中同时为Touch ID传感器,iPhone 7改为按压式按键,iPhone X已经取消Home键,改为全手势操作),顶部的Power按键(用于点亮、关闭屏幕、关机、iPhone 6iPhone 6 Plus之后移至机身侧面)及侧面的音量控制按键(包含一个静音开关和两个音量大小调节键,在IPad Air 2与其之后的产品中仅有音量调节键)。
  • 多点触控:苹果称为“Multi-Touch”,包括滑动(Swiping)、轻按(Tapping)、挤压(Pinching)、反向挤压(Reverse Pinching or unpinching),于iPad中还可使用四指或五指手势切换App,与系统互动。
  • 3D touch: 透过屏幕里的感应器,对用户按压的力道做出相对应的反应(最早出现在iPhone 6s,以及后续机型)。
  • 屏幕界面:以应用程序方格的形式呈现,可将多个程序合并至一个文件夹方格中;最底部的一栏为Dock,最多可以有四个(iPad系列中,iPhone OS 3~iOS 10为6个,iOS 11和iOS 12为13个);程序图标被固定在Dock上,可以通过“滑动”的方式进行变换显示的应用程序。状态栏处于屏幕上方,能显示时间、电池电量和信号强度等信息。从屏幕顶端向下轻扫可以显示通知中心。将图标向下轻扫可以启动Spotlight,从屏幕底端向上轻扫(使用iOS 11及以前版本的设备)或从屏幕右上角向左下轻扫(iPhone X/XS/XS Plus/XR以及使用iOS 12的设备)可以显示控制中心(iPad在iOS 11后则同时显示多任务,iPhone X/XS/XS Plus/XR只能打开多任务)。

应用程序

  • App Store:App Store苹果公司为旗下作业系统所创建和维护的数字化应用发布平台,允许用户从iTunes Store浏览和下载一些由iOS SDK或者Mac SDK(须造访Mac App Store)开发的应用程序。根据应用程序发布的不同情况,用户可以付费或者免费下载。应用程序可以直接下载到iOS设备,也可以透过macOS或者WindowsiTunes下载到计算机中。其中包含游戏、日程管理、词典及许多实用的软件。
  • 内置程序:iOS最新版本中的应用程序(因设备不同,部分的应用程序可能会有所差异)包含电话、MailSafari、Apple Music、电视、消息、日历、照片、相机、FaceTimePhoto Booth、股市、地图(Apple Map)、天气、备忘录、杂志、提醒事项、时钟、计算器、指南针、语音备忘录、App Store、设定、通讯录、iTunesNike+iPod、Voice Control、SiriApple WalletFind My iPhone、Home、新闻;在最新版本被移除的软件:YouTube(iOS 6中被移除)、iPod(iOS 5中被拆分成“音乐”和“视频”)、地图(iOS 4中使用AGPS辅助的Google地图;iOS 5中使用格洛纳斯系统辅助的Google地图,在iOS 6及以后的系统中,海外地区使用 Apple Map,而中国大陆地区则使用Apple Map辅助的高德地图。)、Game Center(可在设置中或游戏界面中找到)、视频(iOS 11中改为电视,但在不支持使用电视应用的国家或地区中仍然保留)[116]
  • 第三方应用程序:iOS仅支持从App Store下载应用程序,不允许安装任何第三方应用程序,如果需要安装第三方应用程序就必须要经过iOS 越狱(需要连接计算机,且安装的程序可能存在崩溃等风险),经过越狱后,一款名为Cydia的软件会被安装在设备中,从中可以获得更多应用程序。[117]

硬件

iOS的主要硬件为ARM架构。在iOS 7之前的版本只能在具有32位ARM处理器的设备上运行iOS(ARMv6或ARMv7-A架构)。2013年,苹果公司宣布随着Apple A7芯片的推出后,他们正在转而使用64位ARMv8-A处理器[118]iOS 7发布时提供了完整的64位的支持(包括本机64位内核、程序库、驱动程序以及所有内置应用程序)[119]App Store对其中的所有应用程序也实行了64位的支持;所有新的应用程序提交到App Store的截止日期为2015年2月,而所有应用程序的更新提交到App Store的截止日期为2015年6月1日[120]iOS 11不再支持使用32位的ARM处理器以及32位的应用程序[121][122],令它仅能提供64位的应用程序[123]

开发

开发工具

基于 Xcode 3.1最终版本的iPhone软体开发工具包。

iOS软件开发工具包英文iOS SDKSoftware Development Kit);亦称 iPhone SDK)是由苹果公司开发的让开发者为iOS开发移动应用程序

自从Xcode 3.1发布以后,Xcode就成为了iOS软件开发工具包的开发环境。它与Mac OS X的应用程序一样,iOS应用程序使用Objective-C语言,一些应用程序可以写成C或C++语言。苹果公司文通常会发布两个iOS软件开发工具包,当中包括主要的iOS X.0(例如 iOS 10.0)和次要的iOS X.X(例如 iOS 10.1)。正式版于发布前会有几个测试版本,目的是测试其兼容性并增加新功能。

最初在2007年iPhone还未推出之前,该工具包原是用于开发iPhone的。2007年10月17日,时任苹果公司的首席执行官乔布斯于苹果公司的网站上发表一封公开信,表示并不打算让第三方开发人员为iOS构建原生应用程序[124],而是指导他们制作Safari浏览器的网络应用程序[124],并指苹果公司将于2008年2月发布首个iOS软件开发工具包给第三方开发商[125][126],然而开发商对此表示强烈反对,促使公司重新考虑。该软件工具包于2008年3月6日发布[127][128],让开发者为iPhoneiPod touch开发适用的移动应用程序。

iOS软件开发工具包Mac个人计算机免费下载[129],但不适用于微软Windows个人计算机[129]。然而,该工具包需要在Mac OS X Leopard及以上的系统,并配有英特尔处理器才能运行,至于其他的操作如微软Windows和旧版Mac OS都不获支持。软件开发工具包包含容许开发人员进入iOS设备的各种功能和服务,例如例如硬件和软件属性[130]。它还包含一个“iPhone模拟器”,用以模仿其外观及感觉[130]。新版本的SDK一般会伴随着新版本的iOS[131][132]。为了测试应用程序,获得技术支持以及通过App Store分发应用程序,开发人员必须加入苹果公司开发者计划[129]。开发者可以透过计划于App Store发布设价的移动应用程序,开发者可获得付费应用程序70%的费用配额,免费应用程序则没有任何费用配额。

开发人员

iOS开发者计划iOS Developer Program)是苹果公司为iOS开发人员提供的官方项目,该计划包括为开发人员提供开发工具,技术支持培训,资格及程序发布审核等支持[133]。苹果公司的iOS Dev Center网站亦提供了大量技术和学习数据。此外,苹果公司每年都会举办苹果公司全球软件开发者年会(WWDC)。

开发者每年都会有两次技术支持事件(TSI),每次容许开发者请求技术支持工程师提供代码级支持。问题将被分配予合适的工程师以协助排除代码问题,以指出获取其他技术资源的途径,或者提供能够加速其开发过程的变通方法或相应的技术文件。开发者可以通过会员中心的“Programs & Add-ons(计划及附加项目)”来购买额外的技术支持事项,选择有两种:以$99美元购买2次技术支持,及以$249美元购买5次技术支持的选项。

市场

Android之后,iOS是全球第二大最受欢迎的流动操作系统。近年来iPad的销售也落后于Android,虽然通过网络使用(所有代理的用途),使用iOS的iPad仍然是最受欢迎的[134]

截至2011年底,iOS占据智能手机和平板电脑市场的60%[135]。2012年中期,有4.1亿个设备被激活[136]。在2014年的WWDC上,蒂姆·库克称于2014年6月已售出8亿个设备[137]。截至2014年底,iOS占智能手机市场的14.8%[138],及平板电脑和二合一的市场占27.6%[139]

2015年1月,苹果公司的季度收益的电话会议中,该公司宣布自2007年以来iOS设备的销售已超过10亿个[140][141]。2015年2月,网站流量分析工具StatCounter报告指,根据互联网使用(非销售)来衡量,全球有23.18%的智能手机以及66.25%的平板电脑均使用iOS[142]。2015年第三季,据Strategy Analytics的研究显示,全球智能手机市场的iOS采用率创下历史新低的12.1%,此归因于中国和非洲的业绩了无生气。Android占据了市场的87.5%,而其余部分则被Windows Phone和BlackBerry占据[143][144]

越狱

iOS越狱(英语:iOS Jailbreaking)是获取iOS设备Root权限的技术手段。自最初发布以来,iOS一直受到各种不同的黑客攻击,其中包括添加苹果公司不允许的功能[145]。在苹果公司的原生App Store于2008年首次亮相之前,越狱的主要动机是为了绕过苹果公司的购买机制来安装App Store的本机应用程序[146]。苹果公司声称不会发布专门设计用来打破这些工具的iOS软件更新(运行SIM解锁的应用程序除外);然而,随着每次iOS后续的更新,先前未经修补的越狱漏洞通常会被修补[147]

自Apple本地的iOS App Store及随着第三方应用程序的出现以来,越狱的一般动机也发生了变化[148]。人们需要进行越狱的原因有很多,包括获得进入文件系统的权限、安装自定义的设备主题,并修改SpringBoard。另一个动机是它可以激活盗版应用程序的安装。在某些设备上,越狱也可以用于安装替代操作系统,例如是Android和Linux内核。最初,用户只因为iOS的限制而把他们的设备进行越狱,而越狱的影响会根据使用的方法,可能是永久的或暂时性的[149]

iOS系统的Root用户对除了苹果公司特定私有进程之外的其他进程不开放,使用Root用户进行的进程于进程树中的PID为0。程序员会在iOS中挖掘到一些可以把进程提权至PID0的漏洞(例如Task For PID0)。利用Root用户进行的进程意味着可以任意读取设备中的APFS分区表和内核缓存地址,拥有一个用户可以随意控制的PID0进程还不能称之为一个完整的越狱。随后还需要利用Bypass(旁路)手段绕过苹果公司于iOS系统中设置的其他安全防护措施,把APFS或HFS+文件系统中的ROOTFS分区重新挂载(Remount)为可读写(R/W),从而达到添加二进制文件及守护进程的目的。通常大众认为能够正常使用Cydia才能被称为越狱,然而其实此说法并非正确的。透过此软件是可以完成越狱前不可能进行的动作,例如安装App Store以外未经签署的应用程序、修改SpringBoard、运行Shell程序、使设有运营商锁的设备利用卡贴解锁后通过替换配置文件形式实现本地化(例如“去除+86”,解锁FaceTime功能)[150]。若进行了“不完美越狱(Semi-tethered Jailbreak)”,设备将于重启后失去越狱环境,需要用特定的软件重新进入越狱环境。杰伊·弗里曼于2010年10月估计,全球大概有10%的iPhone曾进行过越狱[151],不过随着现在iOS系统功能的日趋完善,越狱的需求已大不如前。

2010年,电子前哨基金会(EFF)成功说服美国版权局根据《数字千禧年版权法案(DMCA)》对一般禁止版权保护系统的阻遏允许豁免。该豁免容许以合法获得的应用程序添加到iPhone为唯一目的[152]。此豁免不影响苹果公司与iPhone拥有人之间的合同关系,例如,越狱会使iPhone的保修失效;然而这完全基于苹果公司会否对他们越狱设备的修复有完全的决定权。与此同时,版权局对DMCA的反规避禁令而豁免了解锁iPhone的禁令[153]。“解锁iPhone”是用于操作特定的手机型号设计来使iPhone可以跟任何无线运营商一起使用相同的GSM或CDMA技术[154]

解锁

最初,美国大多数的无线运营商都不允许iPhone用户将其解锁,然而,运营商AT&T为匹配其合同要求的iPhone用家设备进行解锁[155]。苹果公司提供其解锁设备的说明[156],但最终由运营商自行决定授权设备进行解锁[157]。此让使用的载体来源的iPhone在其他网络上使用。现代版本的iOS和iPhone,尽管手机最初是从哪里购买,也能完全支持横跨多个运营商的LTE[158]。现在有一些程序可以删除SIM锁定限制,然而都不获苹果公司的支持,并且通常都不是永久解锁 — 软解锁[159]

数字版权管理

iOS的封闭性和专有性质引起了不少批评,特别是数字权利的倡导者,例如是电子前哨基金会、计算机工程师和维权人士布卢姆斯特·卡利、互联网法律专家乔纳森·齐特林、和举办抗议iPad介绍活动以及针对iPad的活动《设计式缺陷》之自由软件基金会[160][161][162][163]。苹果公司的竞争对手微软,透过!其公关发言人批评苹果公司对其平台所作的控制[164]

问题是iOS的设计所施加的限制,即数字权利管理(DRM)旨在苹果公司的平台上锁定已购买的媒体,其发展模式(需要每年订阅以分发为iOS开发的应用程序),应用程序的集中审批流程,以及苹果公司对其平台的一般控制和平台本身的锁定。特别值得一提的是,苹果公司有能力随意透过远程禁用或删除应用程序。

有一些科技界人士表示担心,iOS锁定代表着苹果公司计算机的一个不断增长的趋势,特别是苹果公司转向业余爱好者可以把设备“笨拙地修理”,并注意到这种限制可能会扼杀软件的创新[165][166]Facebook的前开发人员乔·休伊特抗议苹果公司控制其硬件成为了“可怕的先例”,但他对iOS应用程序的沙盒作出赞赏[167]

核心

iOS的内核是以DarwinXNU。最原始的iPhone操作系统(1.0)至操作系统(3.1.3)是使用了Darwin 9.0.0d1;iOS 4使用Darwin 10;iOS 5使用 11;iOS 6是Darwin 13;iOS 7及iOS 8是Darwin 14;iOS 9是Darwin 15;iOS 10是Darwin 16;iOS 11是Darwin 17;iOS 12基于Darwin 18[168]

iOS的核心操作系统分为系统层(the Core OS layer)、核心服务层(the Core Services layer)、媒体层(the Media layer)及触控应用层(the Cocoa Touch layer)。iOS使用基于跟苹果公司Mac 计算机不同的ARM架构的64位或32位之中央处理器,使用由PowerVR图像卡渲染的MetalDarwin作为基础[169][170]

安全性

iOS在硬件和软件的方面都使用了许多安全功能。以下是显著的功能摘要。

安全启动

在完全启动进入iOS之前,系统会先从启动只读存储器中运行低级代码,其任务是验证低级启动程序在运行前是否获得苹果公司证书颁发机构所颁发的根证书密钥。此过程旨在确保iOS设备上不会运行恶意软件或其他未经授权的软件。在低级启动程序完成任务后,它会运行较高级别的启动程序,名为引导加载程序。若iBoot运作一切顺利,iBoot将继续加载到iOS内核以及操作系统的其余部分[171]

安全区域

安全区域是iOS设备中包含着Touch IDFace ID辅助处理器,它有其安全启动过程以确保它是完全安全的。随机数生成器的硬件还包括这辅助处理器的一部分。每个设备的安全区域在制造时都有唯一的身份,并且无法更改。此标识用于创建临时密钥,用于为系统中该部分的内存加密。安全区域还包含一个反重播计数器(anti-replay counter)以防止被进行暴力破解法[171]

密码

iOS设备需要一个密码用于为设备解锁、更改系统设置,以及加密设备的内容。直到现时,这些密码通常是四位数字的长度。然而,带有指纹解锁的Touch ID设备变得更加普及,六位数字的密码现在是iOS上的默认密码,但用户仍可以选择切换回四位数字或使用字母与数字组合的密码[171]

Touch ID

Touch ID是以嵌入方式置于主页按钮中的指纹扫描仪,它可用于为设备解锁、进行购买的动作,及登录其他应用程序等功能。使用时,Touch ID仅将指纹数据临时存储于Secure Enclave的加密内存中。设备的主要处理器或系统的任何其他部分都不可能进入Touch ID传感器获取原始指纹数据[171]

地址空间配置

地址空间配置(ASLR)是一种防止内存损坏的攻击的低级技术,例如是缓存溢出。它涉及把数据置于内存中随机选择的位置,以更难去预测破坏系统和创建漏洞的方法。无论该行为是偶然还是带恶意的,ASLR会使应用程序的错误而有可能导致其崩溃而不是默默地把内存覆盖的做法[172]

非运行存储器

iOS是使用ARM架构下的Execute Never(XN)功能。此容许某些部分的存储器被标记为不可执行,它与ASLR一起防止缓冲器的溢出攻击,包括Return-to-libc攻击[171]

加密

如上所述,iOS中加密的一种用途是用于安全区域(Secure Enclave)的存储器中。当在iOS设备上使用密码时,设备上的内容经已被加密。这是透过使用高级加密标准256的硬件的实施方式,这非常有效,因为它直接置于闪存与RAM之间[171]。iOS与其特定硬件结合使用粉碎加密来删除所有内容和设置时,透过“可抹除的存储(effaceable storage)”来删除。这会使设备上的所有用户数据加密至不可进入[173]

钥匙圈

iOS钥匙圈是一个登录数据的数据库,它可以跟同一个人或组织所写的应用程序之间共享数据[171]。此服务通常用于存储网上应用程序的密码[174]

应用程序保安

第三方应用程序例如那些通过App Store分发的,必须获得苹果公司所颁发的证书进行代码签署。如上所述,用户在设备上安装的应用程序的操作,这从安全启动过程一直延续到信任链。应用程序也经过沙盒处理,这意味着他们只能修改其各个主目录中的数据,除非是明确授予其他权限。例如,他们无法进入设备上由其他用户安装应用程序的数据。iOS中包含一系列非常广泛的隐私控制,当中可以选择控制应用程序进入各种权限的能力,例如相机、联系人、背景应用程序更新、蜂窝数据、并进入其他数据及服务。iOS中的大多数代码,包括第三方应用程序,会以没有root权限的“流动”用户运作。这确保了系统文件和其他iOS系统资源保持在隐藏的状态,并且用户所安装的应用程序无法进入[171]

网络保安

iOS为开发人员提供了包含低级及高端API的传输层安全性协议(TLS)。在默认情况下,应用程序传输安全框架需要TLS1.2的服务器。然而,开发人员可以自由地覆盖这个框架,和通过网络利用他们自己的方法来沟通。当Wi-Fi已激活,iOS会使用随机MAC地址,这样任何人都无法透过数据包分析器来追踪无线流量[171]

双重身份认证

双重身份认证是是iOS中的一个选项,以确保即使未经授权的人知道受影响用户的Apple ID和密码组合,也无法登录该账户。此方法有效于不仅是要求用户输入Apple ID及密码,还需要输入发送到已知可信的设备的验证码[171]。若未经授权的用户尝试以其他用户的Apple ID登录,该Apple ID的拥有人将会收到通知,容许拥有人拒绝无法识别设备的登录[175]

批评

  1. iOS系统的封闭源码导致用户无法在设备上实现个人化接口功能,苹果对系统的控制也使安装第三方软件异常困难,当系统有漏洞时只能仰赖苹果公司发布补丁更新,开发者无法自行进行修补。
  2. 基于iOS的(即iPhone、iPod Touch和iPad),或是其他非基于iOS的(即iPod Classic、iPod Nano和iPod Shuffle),均被批评捆绑iTunes,让iTunes Store垄断这些设备[176]
  3. 发布应用程序只能使用苹果规定的API,不得使用或调用任何公开或私有的API。应用程序起初必须以Objective-C、C、C++或执行iPhone OS Webkit的JavaScript语言编写,代码仅能用C、C++编写,Objective-C需可编译,直接链入API的文件(禁止应用程序透过中介编译、兼容层和工具链入API)[177]
  4. 苹果公司在iOS中加入开发限制,使得在iOS开发自有应用显得困难,例如:苹果规定在iOS平台上所有浏览器都必须在自家WebKit渲染引擎上执行,使得非Safari的浏览器如Google ChromeMozilla FirefoxOpera必须修改代码配合苹果公司牺牲这些浏览器的独有技术及功能,且在iOS中预设的浏览器是Safari,无法使用其他浏览器取代[178]
  5. 苹果对iOS视频音频编解码器的限制,让iOS设备只支持自家拥有专利的H.264AAC,排斥先进的开源编解码器方案,如VP9Opus。让自家的影音格式在市场上保持优势。
  6. 苹果公司刻意在iOS系统蓝牙技术上做出限制,只能对iOS设备进行连接,其他设备如Android手机,无法透过iPhone进行传输。
  7. 许多用户表示苹果公司透过iOS版本更新的方式拖慢手机运行速度[179],以加速用户换机意愿,使iPhone的销量提高,苹果官方承认为了防止电池老化擅自对系统进行降速[180][181]
  8. 在App Store中超过150MB的应用软件无法透过移动网络进行下载,只能透过连上WiFi网上来下载。

设备列表


Apple Watch Series 3Apple Watch Series 3Apple Watch Series 3Apple Watch Series 3Apple Watch Series 2Apple Watch Series 2Apple Watch Series 2Apple Watch Series 2Apple WatchApple WatchApple WatchApple WatchApple TVApple TVApple TVApple TVApple TViPad Mini 4iPad Mini 3iPad Mini 2iPad Mini (1st generation)iPad ProiPad ProiPad ProiPad ProiPad Air 2iPad AiriPad (4th generation)iPad (3rd generation)iPad (2nd generation)iPad (1st generation)iPod Touch (6th generation)iPod Touch (5th generation)iPod Touch (5th generation)iPod Touch#ModelsiPod Touch#ModelsiPod Touch#ModelsiPod Touch#ModelsiPod Touch#ModelsiPhone XiPhone 8iPhone 8iPhone 7iPhone 7iPhone 7iPhone 7iPhone 7iPhone 7iPhone SEiPhone 6SiPhone 6SiPhone 6 PlusiPhone 6iPhone 5SiPhone 5CiPhone 5iPhone 4SiPhone 4iPhone 3GSiPhone 3GSiPhone 3GiPhone 3GiPhone (1st generation)
来源:苹果公司新闻发布库,[182] Mactracker 苹果公司模型数据库[183]

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外部链接