Cocoa是蘋果公司為Mac OS所創建的原生面向對象的應用程序接口，是Mac OS X上五大API之一（其它四個是Carbon、POSIX、X11和Java）。Cocoa應用程序一般在蘋果公司的開發工具Xcode（前身為Project Builder）和接口 Builder上用Objective-C寫成。不過，通過Java bridge、PasCocoa、PyObjC、CamelBones以及RubyCocoa等橋接技術，Java、Clozure CL、LispWorks、Object Pascal、Python、Perl、Ruby等其它工具或者語言也可以用來開發Cocoa應用。也有一些其它語言的Cocoa實現無須橋接，比如蘋果公司開發的MacRuby和類似LISP的Nu語言。不使用Xcode和接口 Builder，僅僅通過文本編輯器、GCC和GNU make工具也可以用Objective-C語言開發Cocoa應用。對最終用戶來說，使用Cocoa編程環境開發的應用程序即為Cocoa應用程序。這類應用有獨特的外觀，因為Cocoa編程環境讓程序在多方面自動遵循蘋果公司的人機交互守則。
歷史沿革
Cocoa的歷史可以追溯至1980年代由NeXT開發的編程環境NeXTSTEP和OPENSTEP。蘋果公司在1996年12月收購了NeXT后，將其大量工作轉化為Mac OS X，其中最為顯著的就是Cocoa。盡管如此，兩者之間仍存在差異，如NeXTSTEP和OPENSTEP使用的Display PostScript實現文字和圖形的屏幕顯示，而Cocoa則依賴蘋果的Quartz（基于PDF的繪圖模型）。Cocoa這一術語曾被用于命名一款幫助兒童創建多媒體工程的應用程序，但在該應用停產后，該名稱被重新用于當前的用途。
開發過程
Cocoa的開發過程中，Xerox PARC的smalltalk開發小組提出了“模型-視圖-控制器”（MVC）的設計哲學，這是一種能夠簡化開發過程、提高代碼重用率的設計理念。Cocoa嚴格遵守了MVC的原則，最初在OpenStep中，大多數類要么是高層的視圖類（AppKit），要么是相對底層的模型類（Foundation）。隨著Cocoa的發展，模型層得到了極大的擴展，引入了許多新類，以提供常見的桌面程序功能。在Mac OS X 10.3中，蘋果公司引入了NSController系列類，這是Cocoa綁定系統的一部分，該系統還允許使用鍵-值-觀測器和鍵-值-綁定協議進行擴展。在Mac OS X 10.4中，蘋果引入了Core Data框架，進一步擴展了這一概念，使更改跟蹤和模型層的持久化標準化，從而簡化了應用程序數據的更改、撤銷、保存和讀取過程。
動態綁定
Cocoa采用了Objective-C的動態綁定特性，這增加了設計的靈活性。在Objective-C中，消息由selector表示，這是一個描述需要調用的方法的字符串。在發送消息時，selector被發送到Objective-C運行時中，在可用方法列表中查找相應的方法，然后調用其實現。由于selector是文本數據，因此它可以保存在文件中，通過網絡或在進程間傳輸，或以其他方式進行操作。方法的實現是在運行時查找的，而非編譯時。這種做法會導致一定的性能損失，但動態綁定允許相同的selector代表不同的實現。利用這些特性，Cocoa提供了一種通用的數據管理技術，稱為鍵-值編碼（KVC）。這種技術允許對象的數據或屬性可以在運行時通過其鍵名進行查找，其中，屬性的名稱即為其值的鍵名。在靜態語言中，這樣的做法是不可能的。KVC極大地增加了設計的自由度：通過KVC，無需知道對象的類型即可訪問其屬性或數據。此外，利用鍵-值-觀測器（KVO）技術和NSUndoManager類，可以提供自動的撤銷/重做支持。
內存管理
Cocoa環境中的一項特點是它可以管理動態分配的內存。Cocoa中絕大部分類的基類都是NSObject，它實現了引用計數的內存管理模型。從NSObject繼承的類可以響應retain和release消息，以增減其引用計數；也可以通過發送retainCount消息來獲取其引用計數。一個以alloc，copy或Objective-C 2.0中新增的new所創建的對象的引用計數為1；向對象發送retain消息會將計數加1，而發送release消息則會將計數減1。若對象的引用計數減少到了0，則它會被銷毀。dealloc消息類似于C++中的析構函數，在對象被銷毀之前可能會被調用，但系統不保證會發送該消息。這種引用計數的模型與微軟的COM中的IUnknown接口特性非常相似，它提供了AddRef和Release接口，與retain和release對應。從Objective-C 2.0開始，Objective-C運行時實現了可選的垃圾收集器。若垃圾收集的特性被激活，則運行時會將引用計數相關的操作，例如“retain”和“release”，變為無操作。IOS上的Objective-C 2.0實現中不包含垃圾收集器。垃圾收集器運行在一個低優先級的后臺線程中，并可以在用戶動作時暫停，從而保持良好的用戶體驗。
主要框架
Cocoa包含三個主要的Objective-C對象庫，稱為“框架”。框架的功能類似于動態庫，即可以在運行時動態地載入應用程序的地址空間，但框架作為一個捆綁而非獨立文件，其中除了可執行代碼外，也包含了資源、頭文件和文檔。“Foundation工具包”，或簡稱為“Foundation”，首先出現在OpenStep中。在Mac OS X中，它是基于Core Foundation的。作為通用的面向對象的函數庫，Foundation提供了字符串、數值的管理、容器及其枚舉、分布式計算、事件循環，以及一些其它的與圖形用戶界面沒有直接關系的功能。其中用于類和常數的“NS”前綴來自于Cocoa的來源，NeXTSTEP。它可以在Mac OS X和IOS中使用。“應用程序工具包”，或稱AppKit（Application Kit）是直接衍生自NeXTSTEP的AppKit的。它包含了程序與圖形用戶界面交互所需的代碼。它是基于Foundation建立的，也使用“NS”前綴。它只能在Mac OS X中使用。“用戶界面工具包”，或稱UIKit（User 接口 Kit），是用于iOS的圖形用戶界面工具包。與AppKit不同，它使用“UI”的前綴。Cocoa架構的一個關鍵部分是其多樣化的視圖模型。總體而言，它是基于由Quartz提供的PDF繪制模型的，該特性允許使用PostScript繪制自定義圖形內容，同時也自動的支持了打印機以及類似設備。由于Cocoa框架管理了全部的繪圖操作，例如裁剪、滾動、縮放等，程序員可以不再重復實現基礎的功能，而可以集中于提供程序的關鍵功能上。
基礎對象
Cocoa中最常用的特性是系統提供的強大“基礎對象”，例如Foundation中的NSString和NSAttributedString類，提供了Unicode字符串的支持；而AppKit中的NSText系統則允許程序員在GUI中放置字符串對象。NSText及其相關類是用于顯示和編輯字符串的。這些對象允許程序實現簡單的單行文本框，也可以實現完整的多頁、多欄文本顯示方案，方案同時可以提供支持完整的專業排版特性，例如壓縮字符、合字、環繞形狀的文字、旋轉、完整的Unicode支持和反鋸齒字形渲染。段落格式可以自動控制或由用戶自定義；可以使用內置的“ruler”對象附加到任何文本視圖上。這些類也有自動拼寫檢查特性，該特性使用一個由所有程序共享的字典。另外，也允許無限制數量的撤銷/重做操作。只使用內置的特性，任何人都可以只用不到10行代碼寫出一個具備上述特性的文本編輯器，而若使用Cocoa綁定，甚至可以不用寫一行代碼。若需要對已有特性進行擴展，Objective-C中的類別特性使得這項操作變得相當容易。通過類別可以直接對已有類進行功能添加，而無需對其進行更改或獲得其源代碼。一般而言，這樣的目的需要通過繼承原有的類并修改原有的代碼，將原有的類以新的子類代替來完成。
實現
Cocoa本身由Objective-C語言寫成，因此Objective-C是開發Cocoa應用的首選語言。雖然也提供Java到Cocoa的綁定，但是在開發者中并未得到廣泛采用。而且，由于使用橋接機制，Java的綁定并不能全面利用Cocoa的所有功能。2005年，蘋果公司宣布Java的Cocoa綁定在Mac OS X 10.4和之后版本中屬被廢棄的技術。換句話說，Cocoa API中可能會逐漸出現不支援Java的功能。作為Xcode一部分的AppleScript Studio工具允許用戶和開發者用AppleScript編寫一些簡單的Cocoa應用。第三方實現的綁定有Clozure CL、LispWorks、PyObjC（Python）、RubyCocoa（Ruby）、CamelBones（Perl）、Cocoa#、Monobjc（C#）和NObjective（C#）。Nu語言直接使用Objective-C的對象模型，所以無須綁定就可以調用Cocoa API。也有開源項目把Cocoa的大部分在其它操作系統上實現（包括Windows），從而使開發跨平臺的Cocoa應用成為可能。比如GNUstep和Cocotron。
參考資料 >
Cocoa.博客園.2024-08-21
主要框架.blog.2024-08-21
用于圖像與視頻的融合色彩恒常性算法.知乎.2024-08-21