基本概念

一、OC的三大特性为：封装、继承、多态

1、封装：

成员变量的封装：setter、getter 方法，self调用方便高效
普通方法的封装：简洁、高效，不用关心内部过程
SDK的封装：使用方便、私有隐藏，安全性高（不会泄露数据和代码）

2、继承

抽取了重复代码：子类可以拥有父类中的所有成员变量和方法
建立了类与类之间的联系
每个类中都有一个superclass指针指向父类
所有类的根类都是NSObject，便于isa指针查询
调用某个对象的方法时，优先去当前类中找，如果找不到，再去父类中找
子类重新实现父类的某个方法，会覆盖父类以前的方法。

继承的缺点：耦合性太高（类与类之间的关系过于紧密），没有多继承，OC里面都是单继承，多继承可以用protocol委托代理来模拟实现；可以通过实现多个接口完成OC的多重继承。

3、多态

例如： -(void) animal:(id); id 就是多态，传入时，才识别具体类的真实形象。runtime 也是运行时，才识别具体类。

要想使用多态必须使用继承（继承是多态的前提）
多态：父类指针指向子类对象 Animal *aa = [Dog new]; 调用方法时会检测对象的真实形象
好处：如果函数或方法参数中使用的是父类类型，可以传入父类，子类对象。
局限性：父类类型的变量不能直接调用子类特有的方法，必须强制转换为子类类型变量后，才能使用。

4.property的关键字分三类

1.原子性（也就线程安全）

有atomic和nonatomic, acomic就是线程安全，但是一般使用nonacomic,因为acomic的线程安全开销太大，影响性能，即使需要保证线程安全，我们也可以通过自已的代码控制，而不用acomic。

2.引用计数

assign：assign用于非指针变量，基本修饰数据类型，统一由系统的栈区进行内存管理。
weak：对对象的弱引用，不增加引用计数，也不持有对象，当对象消失后指针自动变为nil。
copy：分为深拷贝和浅拷贝
浅拷贝：对内存地址的复制，让目标对象指针和原对象指向同一片内存空间会增加引用计数
深拷贝：对对象内容的复制，开辟新的内存空间
strong：是每对这个属性引用一次，retainCount 就会+1，只能修饰 NSObject 对象，不能修饰基本数据类型。是 id 和对象的默认修饰符。
unsafe_unretained：和week 非常相似，也是可以同时修饰基本数据类型和 NSObject 对象，其实它本身是 week 的前身 , 在 iOS5 之后，基本都用 week 代替了 unsafe_unretained 。但它们之间还是稍微有点区别的，并不是完全一样，对上层代码来说，能用 unsafe_unretained 的地方，都可以用 week 代替。同时要注意一点，这个修饰符修饰的变量不属于编译器的内存管理对象

5.类别Category

重写一个类的方式用继承还是分类，取决于具体情况：

假如目标类有许多的子类，我们需要拓展这个类又不希望影响到原有的代码，继承后比较好。
如果仅仅是拓展方法，分类更好.（不需要涉及到原先的代码）

优点：

分类中方法的优先级比原来类中的方法高，也就是说，在分类中重写了原来类中的方法，那么分类中的方法会覆盖原来类中的方法。+(void)load方法是一个特例，它会在当前类执行完之后，category中的再执行。)
可以用runtime进行method swizzling(方法的偷梁换柱)来处理异常调用的方法。

缺点：

通过观察头文件我们可以发现，Cocoa框架中的许多类都是通过category来实现功能的，可能不经意间你就覆盖了这些方法中的其一，有时候就会产生一些无法排查的异常原因。

其他问题

浅拷贝和深拷贝的区别？

浅拷贝：只复制指向对象的指针，指针指向同一个地址，而不复制引用对象本身。
深拷贝：复制引用对象本身。内存中存在了两份独立对象本身，当修改A 时，B 不变。（即：B = [A copy]; ）

内存管理

案例：办公室开关灯，有人开灯，无人关灯；进人加一，出人减一；第一个开灯的人持有此灯，第一个人能废弃此灯，其他人只是弱引用。

内存管理原则

1.自己生成的对象，自己持有
2.非自己生成的对象，自己也能持有
3.不再需要自己持有的对象时，释放掉
4.非自己持有的对象，无法释放（释放会崩溃）

对象操作与Objective-C方法的对应

对象操作	Objective-C方法
生成并持有对象	alloc、new、copy、mutableCopy
持有对象	retain （引用计数加1）
释放对象	release（引用计数减1）
废弃对象	dealloc（引用计数为0）

相关释放函数：autorelease、NSAutoreleasePool、@autoreleasepool

使用autorelease方法，可以取得对象的存在，但是自己不持有对象（obj不立刻释放掉，注册到autoreleasePool中）

ARC 环境下的使用功能规则

不能使用retain、release、retainCount、autorelease
不能使用NSAllocateObject、NSDeallocateObject
必须遵循内存管理命名规则（驼峰命名法）
不要显式调用dealloc
使用 @autorelease 代替 NSAutoreleasePool
不能使用区域（NSZone）
对象型变量不能作为C语言结构体（struct/union）的成员
显式转换 “id” 和 “void *”

会让对象引用计数增加的操作

1. new、alloc、retain、copy、mutableCopy
1. 用 addview 把一个控件添加到视图上，这个控件的引用计数+1；
1. 把一个对象添加到数组中，数组内部会把这个对象的引用计数+1；
1. 属性赋值，会让对象的引用计数+1；
1. xib中得控件，跟代码关联后，会让对象的引用计数+1；
1. push这个操作会让对象的引用计数增加。

ARC、MRC混编

ARC环境下使用MRC代码，使用 -fno-objc-arc转换
MRC环境下使用ARC代码，使用 -fobjc-arc转换

所有权修饰符

__strong 修饰符
__weak 修饰符
__unsafe_unretained 修饰符（MRC环境下使用）
__autoreleasing 修饰符（ARC环境下使用）

__strong修饰符是id类型和对象类型的默认修饰符，一般是隐式的； id obj = [[NSObject alloc] init]; //同上 id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
__weak 解决循环引用的修饰符，防止内存泄漏。在持有某对象的弱引用时，若该对象被废弃，则弱引用自动失效，且被赋值nil，不在持有该对象。
__unsafe_unretained 和 _ _weak修饰的变量一样，因为自己生成并持有的对象不能继续为自己所有，所以生成的对象会被立即释放。
__autoreleasing 隐式修饰符：非自己生成的对象，自己也能持有，会注册到自动释放池中。

释放对象时，废弃对象不被持有的流程

1、objc_release （释放）
2、因为引用计数为0，所以执行dealloc（释放内存）
3、_objc_rootDealloc（根解除）
4、object_dispose（废弃处理）
5、objc_destructInstance（销毁）
6、objc_clear_deallocating（清除）

对象被废弃时，最后调用objc_clear_deallocating的动作（相关表 SideTables）

1、从weak表中获取废弃对象的记录（地址为键值）。address= h(key)
2、将包含在记录中的所有附有_ _weak修饰符变量的地址，赋值nil。
3、从weak表中删除该记录。
4、从引用计数表中删除废弃对象的记录（地址为键值）。

其他

内存泄漏：应当废弃的对象在超出其生存周期后继续存在。
野指针：指针变量未初始化，其值是随机的；指针释放后未置空，指向不存在的内存。
悬垂指针：指向曾经存在的对象，但是该对象已经不存在了。
标记指针： Tagged Pointer 是一种特殊的“指针”，其特殊在于，其实它存储的并不是地址，而是真实的数据和一些附加的信息。(后面做专门讲解)
isa 指针： NONPOINTER_ISA 对象的isa指针，用来表明对象所属的类类型和一些附加信息。

标记指针： Tagged Pointer

看到苹果对于Tagged Pointer特点的介绍：

Tagged Pointer专门用来存储小的对象，例如NSNumber, NSDate, NSString。

Tagged Pointer指针的值不再是地址了，而是真正的值。实际上它不再是一个对象了，它只是一个披着对象皮的普通变量而已。所以，它的内存并不存储在堆中，也不需要malloc和free。

在内存读取上有着3倍的效率，创建时比以前快10倍

例如：NSString 其输出的class类型为 NSTaggedPointerString。在字符串长度在9个以内时，iOS其实使用了tagged pointer做了优化的。直到字符串长度大于9，字符串才真正成为了__NSCFString类型。 注意：对于以前的@""符号创建的字符串还是常量字符串，这个没有改变，但是采用stringWithFormat 等NSString方法的创建字符串对象则有了区别。

    NSString *strS = @"123456789";
    NSLog(@"%@ : %p",strS.class,strS);

    strS = [NSString stringWithFormat:@"1"];
    NSLog(@"%@ : %p",strS.class,strS);
    strS = [NSString stringWithUTF8String:"1234567"];
    strS = [NSString stringWithUTF8String:"abcdabc"];//7
    NSLog(@"%@ : %p",strS.class,strS);

    strS = [NSString stringWithUTF8String:"abcdabcd"];//8
    strS = [NSString stringWithUTF8String:"teeeeeeet"];//9
    NSLog(@"%@ : %p",strS.class,strS);

    strS = [NSString stringWithUTF8String:"eeeeeeeeee"];//10
    strS = [NSString stringWithUTF8String:"eeeeeeeeeee"];//11
    NSLog(@"%@ : %p",strS.class,strS);

    strS = [NSString stringWithUTF8String:"eeeeeeeeeeee"];//12
    NSLog(@"%@ : %p",strS.class,strS);
    
    运行结果：
    __NSCFConstantString : 0x10c843820
    NSTaggedPointerString : 0xa000000000000311
    NSTaggedPointerString : 0xa636261646362617
    NSTaggedPointerString : 0xa040000000000049
    NSTaggedPointerString : 0xa00000000000000b
    __NSCFString : 0x6000000315c0

isa 指针（NONPOINTER_ISA）

isa：是一个指向对象所属Class类型的指针。
nonPointer_isa：对象的isa指针，用来表明对象所属的类类型和一些附加信息。

如果isa指针仅表示类型的话，对内存显然也是一个极大的浪费。于是，就像tagged pointer一样，对于isa指针，苹果同样进行了优化。isa指针表示的内容变得更为丰富，除了表明对象属于哪个类之外，还附加了「引用计数」extra_rc，是否有被weak引用标志位weakly_referenced，是否有附加对象标志位has_assoc等信息。（rc：reference counter 引用计数）

//------- 联合体（定义）------- 
union isa_t 
{
    isa_t() { }                             //构造函数1
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }    //构造函数2
    Class cls;          //成员1（占据64位内存空间）
    uintptr_t bits;     //成员2（占据64位内存空间）

#if SUPPORT_PACKED_ISA
# if __arm64__
#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL
#   define ISA_MAGIC_MASK  0x000003f000000001ULL
#   define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
    struct {                //成员3（占据64位内存空间：从低位到高位依次是nonpointer到extra_rc。成员后面的：表明了该成员占用几个bit。）
        uintptr_t nonpointer        : 1;  //（低位）注意：标志位，表明isa_t *是否是一个真正的指针！！！
        uintptr_t has_assoc         : 1;  // 关联对象
        uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;
        uintptr_t shiftcls          : 33; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000
        uintptr_t magic             : 6;
        uintptr_t weakly_referenced : 1;  //弱引用
        uintptr_t deallocating      : 1;
        uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;  //引用计数 相关成员1
        uintptr_t extra_rc          : 19; //引用计数 相关成员2 （用19位来 记录对象的引用次数）
#       define RC_ONE   (1ULL<<45)
#       define RC_HALF  (1ULL<<18)
    };
}

引用计数表的关系

其实在绝大多数情况下，仅用优化的isa_t 来记录对象的引用计数就足够了。只有在19位的extra_rc盛放不了那么大的引用计数时，才会借助SideTable出马。

SideTable：是一个全局的引用计数表，它记录了所有对象的引用计数。

先说一下这四个数据结构的关系。在runtime内存空间中，SideTables 是一个长度为8个元素的hash数组，里面存储了SideTable。SideTables的hash键值就是一个对象obj的address。即：table1 = h(address1) 因此可以说，一个obj，对应了一个SideTable。但是一个SideTable，会对应多个obj。因为SideTable的数量只有64个，所以会有很多obj共用同一个SideTable。

spinlock_t slock: 自旋锁，用于上锁/解锁 SideTable。

RefcountMap refcnts ：以DisguisedPtr<objc_object>为key的hash表，用来存储OC对象的引用计数(仅在未开启isa优化或在isa优化情况下isa_t的引用计数溢出时才会用到)。

weak_table_t weak_table : 存储对象弱引用指针的hash表。是OC weak功能实现的核心数据结构。

struct weak_table_t {
    weak_entry_t *weak_entries; // 保存了所有指向指定对象的 weak 指针
    size_t num_entries; // 存储空间
    uintptr_t mask; // 参与判断引用计数辅助量
    uintptr_t max_hash_displacement; // hash key 最大偏移值
};

其中，refcents是一个hash map，其key是obj的地址，而value，则是obj对象的引用计数。即：referenceCount = h ( address )

而weak_table则存储了弱引用obj的指针的地址，其本质是一个以obj地址为key，弱引用obj的指针的地址作为value的hash表。hash表的节点类型是weak_entry_t。即：objPointer = h ( address )

IOS 基础/内存管理