3D Touch：什么是它，Force Touch和Haptic Touch技术

什么是3D Touch和Haptic Touch？

3D Touch — 于iPhone 6S（2015年）首次亮相的硬件输入技术。屏幕表面下方设有电容传感器，用于测量玻璃与背光之间的距离。用手指按压时，玻璃会发生微米级的弯曲，传感器记录形变大小并将其转换为力度值（克）。iOS区分三个级别：轻触（touch）、中等按压（peek，约200克）和重按（pop，约400克）。

Haptic Touch — 3D Touch的软件替代品，于iOS 13（2019年）推出。Haptic Touch不是测量压力，而是使用长按（手指按住约500毫秒）来激活相同的操作。触觉反馈（haptic feedback）模拟“点击”的感觉，尽管没有发生任何物理按压。苹果转向Haptic Touch是因为3D Touch屏幕的生产复杂且成本高昂，特别是在过渡到带有Face ID的OLED面板时。

历史背景：3D Touch出现在iPhone 6S中，一直保留到iPhone XS（2018年）。iPhone XR（2018年）是第一款使用Haptic Touch而非3D Touch的设备。从iPhone 11（2019年）和iOS 13开始，所有新款iPhone都使用Haptic Touch。iPad从未获得3D Touch——仅从iPadOS 13开始支持Haptic Touch。Apple Watch在屏幕中使用Force Touch技术（与iPhone 3D Touch不同），该技术从watchOS 7和Series 6开始被移除。

Force Touch技术：如何测量压力

Force Touch — 苹果在iPhone 6S–XS（3D Touch）、MacBook触控板（2015年后）和Apple Watch（Series 1–5）中使用的按压力度测量技术。其基础是分布在屏幕周边的电容传感器。按压时，玻璃会发生微米级变形，传感器记录距离变化并根据校准曲线计算力度。系统会考虑环境温度（每24小时校准一次）和手指位置（屏幕中心更敏感）。

校准 — 3D Touch的关键方面。每部iPhone在工厂单独校准。iOS还会执行动态校准：启动后第一次按压时，系统会请求用户的最大力度并调整灵敏度。传感器的精度为±10克，范围从0到500+克。开发者可以通过UITouch.force（从0.0标准化到最大值）或UITouch.maximumPossibleForce获取力度值。

// 检查3D Touch的可用性并读取按压力度
class ForceTouchViewController: UIViewController {

    override func touchesMoved(_ touches: Set<UITouch>,
                                with event: UIEvent?) {
        guard let touch = touches.first else { return }

        // 检查设备上的Force Touch支持
        guard self.traitCollection.forceTouchCapability
                == UIForceTouchCapability.available else {
            // 设备不支持3D Touch
            return
        }

        // 读取按压力度（0.0 — 最大）
        let force = touch.force      // 0.0 ... maximumPossibleForce
        let maxForce = touch.maximumPossibleForce

        // 标准化到0.0–1.0范围以进行可视化
        let normalizedForce = force / maxForce

        // 对按压力度的视觉反应（元素缩放）
        forceView.transform = CGAffineTransform(scaleX: 1.0 + normalizedForce * 0.3,
                                                y: 1.0 + normalizedForce * 0.3)
    }
}

限制：3D Touch仅在触摸活跃时工作（UITouch.phase == .began或.moved）。松开后，力度值归零。最大力度值因设备而异：iPhone 6S为6.6666，iPhone 7/X最高可达20.0（由于校准不同）。不要将force用于关键操作——用户可能不知道要用多大的力按压。始终通过Haptic Touch（长按Long Press）提供替代方案。

Peek and Pop：强力按压的UX模式

Peek and Pop — 苹果在iPhone 6S中随3D Touch推出的原始UX模式。Peek——轻按（force约0.5–1.0），以预览卡片的形式显示内容预览（邮件、链接、照片）。Pop——更深地按压（force约2.0+），在全屏打开内容。Peek支持底部操作（分享、复制、回复），可通过在预览卡片上向上滑动访问。

Peek and Pop在UIKit中的实现包括三个组件：UIViewControllerPreviewingDelegate（包含previewingContext(_:viewControllerForLocation:)和previewingContext(_:commit:)方法的协议）、UIPreviewAction（底部操作）以及通过registerForPreviewing(with:sourceView:)注册。开发者指定在Peek时显示哪个ViewController以及在Pop时如何打开它。系统会自动添加视差动画和背景模糊。

过渡到UIContextMenuInteraction（iOS 13）：苹果通过UIContextMenuInteraction用上下文菜单取代了Peek and Pop。新API更简单：不需要UIViewControllerPreviewingDelegate，支持分层菜单（子菜单）、SF Symbols图标，并且在3D Touch和Haptic Touch上工作方式相同。迁移：registerForPreviewing从iOS 13起已弃用。将其替换为UIContextMenuConfiguration，它会自动适应设备的能力。

上下文菜单：UIContextMenuInteraction

UIContextMenuInteraction — 从iOS 13开始可用的现代iOS上下文菜单API。通过addInteraction(_:)添加到任何UIView。UIContextMenuInteractionDelegate委托提供菜单配置：带有标识符的UIContextMenuConfiguration、previewProvider（可选，用于预览）和actionProvider（UIAction或UIMenu数组）。上下文菜单通过3D Touch（如果可用）或Haptic Touch（其他设备上长按Long Press）激活。

// 带有分层菜单的UIContextMenuInteraction
class ContextMenuViewController: UIViewController,
                                   UIContextMenuInteractionDelegate {

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        let interaction = UIContextMenuInteraction(delegate: self)
        contextMenuView.addInteraction(interaction)
    }

    func contextMenuInteraction(_ interaction: UIContextMenuInteraction,
        configurationForMenuAtLocation location: CGPoint) -> UIContextMenuConfiguration? {

        return UIContextMenuConfiguration(identifier: nil,
            previewProvider: { PreviewViewController() }) { _ in

            let share = UIAction(title: "分享",
                              image: UIImage(systemName: "square.and.arrow.up"),
                              handler: { _ in self.shareContent() })

            let edit = UIAction(title: "编辑",
                            image: UIImage(systemName: "pencil"),
                            handler: { _ in self.editContent() })

            let delete = UIAction(title: "删除",
                            image: UIImage(systemName: "trash"),
                            attributes: .destructive,
                            handler: { _ in self.deleteContent() })

            return UIMenu(title: "操作", children: [share, edit, delete])
        }
    }
}

UIContextMenuConfiguration支持previewProvider——作为预览显示的控制器。如果previewProvider为nil，则上下文菜单不带预览显示。使用UIContextMenuContentPreviewProvider自定义预览的大小和外观。上下文菜单会自动获得触觉反馈（Haptic Touch Engine）和出现动画（缩放+淡入）。

Haptic Touch与3D Touch对比

Haptic Touch和3D Touch——通往同一结果的不同技术。3D Touch是硬件（屏幕中的压力传感器），Haptic Touch是软件（长按Long Press + Taptic Engine进行触觉模拟）。3D Touch需要生产成本（额外的传感器层），增加屏幕厚度和维修复杂度。Haptic Touch更便宜，生产更简单，并且可在所有现代设备上使用（iPhone SE 2020、iPhone 11–16、iPad、iPod touch）。

对UX的影响：3D Touch速度更快——用户在强力按压时立即获得上下文菜单。Haptic Touch需要500毫秒的暂停，感觉更慢。不过苹果通过触觉反馈和视觉动画弥补了这一点。从3D Touch过渡到Haptic Touch的用户通常会注意到速度差异。对于开发者来说，迁移是透明的：UIContextMenuInteraction在两种技术上的工作方式相同。

强力按压的应用场景

快速操作（Quick Actions）——主屏幕上应用程序图标上的上下文菜单。在图标上强力按压（3D Touch）或长按（Haptic Touch）可显示最多4个快速操作：“新消息”（Messages）、“拍照”（Camera）、“搜索”（Safari）。通过Info.plist键UIApplicationShortcutItems或通过UIApplicationShortcutItem委托实现。Quick Actions在所有运行iOS 13+（Haptic Touch）或支持3D Touch的设备上可用。

键盘触控板——在iOS键盘上强力按压可将其切换到触控板模式：按键变为非活动状态，手指移动可移动光标。3D Touch通过在键盘的任何位置强力按压来激活触控板。Haptic Touch通过长按空格键（spacebar）激活触控板。触控板模式已成为3D Touch最流行的应用之一——用户看重在编辑文本时精确定位光标的能力。

链接和照片预览——在Safari中强力按压链接可显示页面预览（peek）而不导航。类似地：在Messages中按压照片可打开放大版本。在peek模式下向上滑动可显示操作：“打开”、“添加到阅读列表”、“拷贝”。所有这些场景在现代iOS版本中都通过UIContextMenuInteraction实现。

绘画和创意应用——在Procreate、Photoshop和其他绘画应用中，3D Touch的按压力度控制画笔的粗细、不透明度或颜色饱和度。应用读取UITouch.force（0.0–1.0）并将其转换为工具参数。然而，在iPad上使用Apple Pencil绘画可提供更精确的压力控制（支持倾斜和方位角），因此3D Touch在iPhone上的创意应用中需求较低。