iOS 进阶知识总结(一)

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3~5年开发经验iOS工程师 应该知道的知识点~本篇总结了以下内容

  • 对象
  • 类对象
  • 分类
  • runtime
  • 消息与消息转发

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iOS 进阶知识总结(一)

  • 对象
  • 类对象
  • 分类
  • runtime
  • 消息与消息转发

iOS 进阶知识总结(二)

  • KVO
  • KVC
  • 多线程
  • runloop
  • 计时器

iOS 进阶知识总结(三)

  • 视图渲染和离屏渲染
  • 事件传递和响应链
  • crash处理和性能优化
  • 编译流程和启动流程

iOS 进阶知识总结(四)

  • 内存管理
  • 野指针处理
  • autoreleasePool
  • weak
  • 单例、通知、block、继承和集合

iOS 进阶知识总结(五)

  • 网络基础
  • AFNetWorking
  • SDWebImage

对象

idNSObject *的区别?

  • idstruct objc_object结构体指针,可以指向任何OC对象,理解为万能指针
  • NSObject *是指向NSObject对象的指针

id类型为什么无法用点语法

id类型无法确定所指的类型,无法查找setter、getter

Null、nil、Nil、NSNull

  • NULL,指针是空值,用来判断C指针
  • nil是指一个OC对象,指针为空
  • Nil是指一个OC类为空
  • NSNull则用于填充集合元素;这个类只有一个方法null

==、 isEqualToString、isEqual区别?

  • 1、==比较的是两个内存地址是否相同。
  • 2、isEqualToString比较的是两个字符串是否相等。
  • 3、isEqual 判断两个对象在类型和值上是否都一样。

isEqual和hash的关系

  • isEqual 一般用于比较对象是否相等,可以重写,通过判断地址指针,判断类型,判断属性等方式。
  • hash,哈希值,hash可能冲突。可以重写,一般用地址或者唯一标识合成。
  • hash,在对象添加到 NSSetNSDictionary 的时候被调用,查找效率高
  • hashisEqual没有必然联系

iOS中内省的几个方法?

  • isMemberOfClass:obj是否某类的对象
  • isKindOfClass:obj是否某类及其子类的对象
  • isSubclassOfClass 某类是否是另一个类的子类
  • isAncestorOfObject 某类是否是另一个类的父类
  • respondsToSelector 是否能响应某方法
  • conformsToProtocol 是否遵循某协议

深拷贝和浅拷贝

  • 1、浅拷贝是引用的复制
  • 2、深拷贝是值的复制,会新建一个对象
  • 3、copy出来的对象是不可变类型,mutableCopy出来的对象是可变类型

阻止编译器自动合成,有哪几种方式呢?

  • @dynamic
  • readonly关键字

NSString类型为什么要用copy修饰 ?

  • 主要防止NSString被修改。
  • NSString的赋值来源是NSString时,strongcopy作用相同。
  • NSString的赋值来源是NSMutableStringcopy会做深拷贝重新生成一个新的对象,修改赋值来源不会影响NSString的值。

int * const p 、int const *p 、const int *p 、 const int * const p

  • int const *p 、const int *pp 可以改,*p 不可以改
  • int * const pp 不可以改,*p 可以改
  • const int * const p p 和 *p 都不可以改

@public、@protected、@private、@package 声明各有什么含义?

  • @public 任何地方都能访问;
  • @protected 该类和子类中访问,是默认的;
  • @private 只能在本类中访问;
  • @package 本包内使用,跨包不可以。

@synthesize@dynamic 分别有什么作用

  • @property默认使用@syntheszie, var = _var;
  • @synthesize:如果没有手动实现setter & getter,编译器会自动加上这两个方法。
  • @dynamic:告知编译器, setter & getter 由程序员实现,不需要自动生成。如果没有实现setter & getter,编译的时候不会报错,但是使用到的时候会因找不到方法实现crash

static有什么作用?

  • static修饰的变量可以被本文件此语句之后的所有函数访问,外部文件无法访问
  • static的变量能且只能被初始化一次,默认为0
  • static修饰的函数可以被类方法访问

@property的本质是什么?ivar、getter、setter是如何生成并添加到这个类中的?

  • 声明属性,系统给当前类自动生成一个带下划线的成员变量,setter、getter方法。@property = ivar(实例变量) + getter + setter
  • 通过自动合成(autosynthesis),编译器在编译期自动编写访问这些属性所需的方法。除了生成 getter、setter外,编译器自动向类中添加适当类型的实例变量,并且在属性名前面加下划线,以此作为实例变量的名字。

final关键字有什么用

  • 这个关键字可以用来修饰 class、func、var
  • 被修饰的对象无法被继承,无法被重写。

实例方法和类方法的区别?

  • 1、实例方法能访问成员变量。
  • 2、类方法中必须创建或者传入对象才能调用对象方法。
  • 3、实例方法存储在类对象的方法列表里,类方法存在于元类的方法列表里。
  • 4、类方法可以和对象方法重名。

如果在类方法中调用self会发生什么?

  • 访问到的是类对象而不是实例对象。可以通过self调用其他的类方法,但是无法调用对象方法。

讲一下对象,类对象,元类结构体的组成以及他们是如何相关联的?

  • 1、实例对象的结构体是objc_object,主要存储的是isa以及相关的一些函数,例如getIsainitIsa……还有一些关于对象内存管理的相关方法,isTaggedPointerisWeaklyReferenced……
  • 2、类对象和元类对象其实都是Class,其结构体都是objc_class,里面存储了isasuperClass、成员变量集合、方法集合、协议集合、cache(方法缓存)等等……
  • 3、对象的isa指向其类对象、类对象的isa指向元类、元类的isa指向根元类,也就是NSObject的元类。

为什么对象方法中没有保存在对象结构体里面,而是保存在类对象的结构体里面?

  • 每个对象都存储同一份实例方法列表太浪费。调用的时候对象只需要通过isa找到类对象,在其方法列表里查找就可以了。

类方法存在哪里? 为什么要有元类的存在?

  • 1、类方法存储在元类的方法列表里,元类保存了类对象以及类方法的信息。
  • 2、为了调用类方法,这个类对象的isa指针必须指向一个包含类方法的objc_class结构体。

objc_getClassobject_getClassclass方法有什么区别?

  • objc_getClass
    • 传入类名字符串,返回类对象(Class
  • class方法
    • 实例对象调用class实际上调用 object_getClass(self),返回的是类对象
    • 类对象调用class返回的是本身
  • object_getClass
    • 传入实例对象(instance),返回类对象(Class
    • 传入类对象(Class),返回元类(meta-class)对象
    • 传入元类(meta-class),返回基类的元类(NSObjectmeta-class

类与类之间的消息传递,有哪几种方式呢?

  • 委托代理delegate
  • 消息通知Notification
  • KVO键值监听
  • block

什么情况使用 weak 关键字,和 assign 有什么不同?

  • weak
    • weak 关键字解决了一些循环引用的问题, 比如delegateblockxib连线出来的控件一般也是weak(也可以用strong
    • weak表明了一种“非拥有的关系”,不保留新值,也不释放旧值。weak只能修饰OC对象。
  • assign
    • assign一般用于修饰非OC对象,常用于基本数据类型,MRC时可以修饰OC对象。
    • assign修饰对象时,当对象释放后(因为不存在强引用,离开作用域对象内存可能被回收),指针的地址还是存在的。指针并没有被置为nil,下次再访问该对象就会造成野指针异常。
    • assign修饰基本数据类型时,因为基本数据类型是分配在栈上的,由系统分配和释放,所以不会造成野指针。

copy assign retain weak关键字

  • copy:建立一个索引计数为1的对象,然后释放旧对象
  • assign:简单赋值,不更改引用计数
  • retain:释放旧对象,将新对象赋予成员变量,再提高新对象的引用计数
  • weak:非持有关系

assign可以用于对象吗

  • 这么写大概率出现野指针崩溃。因为没有强引用对象,对象会被释放但是指针还在。

什么时候用copy关键字?

  • NSString、NSArray、NSDictionary等类型有可变的子类型,为了确保其不被更改,常用copy修饰
    • copy修饰的本质是为了设置setter方法
    • 例如 setName: 传进一个 nameStr,使用copy修饰词传给成员变量 _name 的其实是[nameStr copy];
  • blockcopy修饰,是MRC沿用下来的习惯。在 MRC 中方法内部的 block 是在栈区的, 使用 copy 可以把它复制到堆区。在 ARC 中可以用 strong 或者 copy 修饰,因为 blockretain 操作也是靠 copy 实现。

不用copy会有什么问题?

  • strong修饰的 NSString 类型的 name 属性,传一个NSMutableString,可能有后续问题。
  • 例如把可变字符串 mutableString 赋值给 name ,改变 mutableString 的值会导致 name 也跟随变化。而 copy 修饰下,不会有这种变化。
  • 当修饰可变类型的属性时,如NSMutableArray、NSMutableDictionary、NSMutableString,用 strong。当修饰不可变类型的属性时,如NSArray、NSDictionary、NSString,用copy

自定义类的对象怎样才能用copy修饰符?

  • 自定义类的对象具有拷贝功能,需要实现NSCopying协议。
  • 如果自定义的对象分为可变版本与不可变版本,要同时实现 NSCopyingNSMutableCopying 协议。

MRC如何重写带copy关键字的setter

- (void)setName:(NSString *)name {
    [_name release];
    _name = [name copy];
}

怎样实现外部只读的属性,让它不被外部篡改?

  • 头文件用 readonly 修饰并声明该属性。
  • 正常情况下,属性默认是readwrite,可读写,如果我们设置了只读属性,就表明不能使用setter方法。
  • .m文件中不能使用self.ivar = @"aa"; 只能使用实例变量_ivar = @"aa";
  • 外界想要修改只读属性的值,需要用到kvc赋值[object setValue:@"mm" forKey:@"ivar"];

编程题:实现以下功能

  • 1、编写一个自定义类:Person,父类为NSObject
  • 2、该类有两个属性,外部只读的属性name,还有一个属性age
  • 3、为该类编写一个初始化方法initWithName:(NSString *)nameStr,并依据该方法参数初始化name属性。
  • 4、如果两个Person类的name相等,则认为两个Person相等
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;
- (instancetype)initWithName:(NSString *)nameStr;
@end
 
@implementation Person
- (instancetype)initWithName:(NSString *)nameStr {
    if (self = [super init]) {
        _name = nameStr;
    }
    return self;
}
​
- (BOOL)isEqual:(id)object {
    if ([object isMemberOfClass:[Person class]] == NO) {
        return NO;
    }
    Person *p = (Person *)object;
    NSString *name1 = self.name;
    NSString *name2 = p.name;
    if (!name1 && !name2) {
        return YES;
    }
    return [name1 isEqualToString:name2];
}
​
@end
  • 初始化的方法中为什么将参数赋给_name,为什么这样写就能访问到属性声明的示例变量?
    • 编辑器在编译期会自动补全出@synthesize name = _name的代码
  • 初始化方法中的_name是在什么时候生成的?分配内存的时候还是初始化的时候?
    • 编译的时候自动的为name属性生成一个实例变量_name
  • _name存放在什么地方
    • 成员变量存储在堆中(当前对象对应的堆得存储空间中) ,不会被系统自动释放,只能有程序员手动释放。
  • 初始化returnself是在上面时候生成的?
    • alloc时候分配内存,在init初始化的。

分类

category的作用

  • 从架构上说,可以分门别类存放代码,增加代码的可读性,外部可以按需加载功能
  • 为已有的类做扩展,添加属性、方法、协议
  • 复写方法
  • 公开私有方法
  • 模拟多继承

category 的实现原理,如何被加载的

  • category 编译完成的时候和类是分开的,在程序运行时才通过runtime合并在一起。
  • _objc_initObjcet-C runtime的入口函数,主要读取Mach-O文件完成OC的内存布局,以及初始化runtime相关数据结构。这个函数里会调用到两外两个函数,map_imagesload_Images
  • map_images追溯进去发现其内部调用了_read_images函数,_read_images会读取各种类及相关分类的信息。
  • 读取到相关的信息后通过addUnattchedCategoryForClass函数建立类和分类的关联。
  • 建立关联后通过remethodizeClass -> attachCategories重新规划方法列表、协议列表、属性列表,把分类的内容合并到主类
  • map_images处理完成后,开始load_images的流程。首先会调用prepare_load_methods做加载准备,这里面会通过schedule_class_load递归查找到NSObject然后从上往下调用类的load方法。
  • 处理完类的load方法后取出非懒加载的分类通过add_category_to_loadable_list添加到一个全局列表里
  • 最后调用call_load_methods调用分类的load函数

load方法加载顺序

  • 类的load方法在其父类load方法后执行
  • 分类的load方法在主类load方法后执行
  • 两个分类的load方法执行顺序遵循先编译先执行

loadinitialize方法的区别什么?在继承关系中他们有什么区别

  • load方法在运行时调用,加载类或分类的时候调用一次,继承关系参考load方法加载顺序。
  • initialize在第一次自身或子类接受objc_msgSend消息的时候调用。如果子类没有实现initialize,会调用父类的。所以父类的initialize可能被调用多次
  • load方法是直接通过方法调用地址调用的,initialize则是通过isa走位查找调用的
  • load方法不会被覆盖,initialize可以覆盖

代码写在loadinitialize中会影响启动吗

  • load方法中添加操作会影响启动速度,因为load方法在启动时调用
  • initialize方法在第一次调用方法时触发,对启动影响相对较小

多个category的都有同名方法,会使用哪一个

  • 重新规划方法列表的时候,后处理的分类的方法会被放在方法列表前面。
  • 调用的时候只要找到考前的那个方法就会立刻执行,所以就会执行后加载的那个分类的方法。
  • Build Phases -> Compile Source靠后的分类。

category & extension区别,能给NSObject添加extension吗?

  • extension扩展是特殊的category,称为匿名分类或者私有分类,可以为类添加成员变量和方法。
  • extension在编译期决议,category则是在运行时加载。
  • extension一般用来隐藏私有信息,category可以公开私有信息
  • 无法给系统类添加extension,但是可以给系统类添加category
  • extension可以添加成员变量,而category不可以
  • extensioncategory都可以添加属性,但是category的属性不能自动生成成员变量、getter、setter

分类中添加实例变量和属性分别会发生什么,还是什么时候会发生问题?为什么

  • 添加实例变量编译时报错。
  • 添加属性没问题,但是在运行的时候使用这个属性程序crash。原因是没有实例变量也没有set/get方法。
  • 可以通过关联对象去实现

分类中为什么不能添加成员变量(runtime除外)?

  • 类对象在创建的时候已经定好了成员变量,但是分类是运行时加载的,无法添加。
  • 类对象里的 class_ro_t 类型的数据在运行期间不能改变,再添加方法和协议都是修改的 class_rw_t 的数据。
  • 分类添加方法、协议是把category中的方法,协议放在category_t结构体中,再拷贝到类对象里面。但是category_t里面没有成员变量列表。
  • 虽然category可以写上属性,其实是通过关联对象实现的,需要手动添加setter & getter

分类可以添加那些内容

  • 实例方法
  • 类方法
  • 协议
  • 属性

关联对象的实现和原理

  • 关联对象不存储在关联对象本身内存中,而是存储在一个全局容器中;
  • 这个容器是由 AssociationsManager 管理并在它维护的一个单例 HashAssociationsHashMap
    • 第一层 AssociationsHashMap:类名object :bucket(map)
    • 第二层 ObjectAssociationMap:key(name):ObjcAssociation(value和policy)
  • AssociationsManager 使用 AssociationsManagerLock 自旋锁保证了线程安全。
  • 通过objc_setAssociatedObject给某对象添加关联值
  • 通过objc_getAssociatedObject获取某对象的关联值
  • 通过objc_removeAssociatedObjects移除某对象的关联值

使用关联对象,需要在主对象 dealloc 的时候手动释放么?

  • 不需要,主对象通过 dealloc -> object_dispose -> object_remove_assocations 进行关联对象的释放。

能否向编译后得到的类中增加实例变量, 能否向运行时创建的类中添加实例变量?

  • 不可以,编译完成的类已经生成了不可变的成员变量集合。
  • 可以,通过class_addIvar函数给运行时创建的类添加实例变量。

主类存在了foo方法,分类也存在foo方法,调用时会出现什么情况? 如果想执行主类的foo方法,如何去做?

  • 主类的方法不会被调用,分类的方法会被调用。分类和主类的foo方法都存在方法列表里,只是分类方法在前,主类方法在后, 调用的时候会首先找到第一次出现的方法。

  • 如果想要要执行主类的方法,需要逆序遍历方法列表,第一次遍历到的foo方法就是主类的方法

    - (void)foo{   
      [类 invokeOriginalMethod:self selector:_cmd];
    }
    ​
    + (void)invokeOriginalMethod:(id)target selector:(SEL)selector {
        uint count;
        Method *list = class_copyMethodList([target class], &count);
        for ( int i = count - 1 ; i >= 0; i--) {
            Method method = list[i];
            SEL name = method_getName(method);
            IMP imp = method_getImplementation(method);
            if (name == selector) {
                ((void (*)(id, SEL))imp)(target, name);
                break;
            }
        }
        free(list);
    }
    

runtime

OC是动态运行时语言是什么意思?

  • 动态类型:运行时确定对象的类型,编译时期能通过,但不代表运行过程中没有问题
  • 动态绑定:运行时才确定对象调用的方法(消息转发)
  • 动态加载:动态库的方法实现不拷贝到程序中,只记录引用,直到使用相关方法的时候才到库里面查找方法实现

runtime能做什么?

  • 获取类的成员变量、方法、协议
  • 为类添加成员变量、方法、协议
  • 动态改变方法实现

class_copyIvarListclass_copyPropertyList的区别?

  • 1、class_copyIvarList可以获取.h.m中的所有属性以及@interface大括号中声明的变量,获取的属性名称有下划线(大括号中的除外)。
  • 2、class_copyPropertyList只能获取由@property声明的属性(包括.m),获取的属性名称不带下划线。

class_ro_tclass_rw_t的区别?

  • class_rw_t提供了运行时对类拓展的能力,class_rw_t结构体中存储了class_ro_t
  • class_ro_t存储的是类在编译时已经确定的信息,是不可改变的。
  • 二者都存有类的方法、属性(成员变量)、协议等信息,不过存储它们的列表实现方式不同。简单的说class_rw_t存储列表使用的二维数组,class_ro_t使用的一维数组。
  • 运行时修改类的方法,属性,协议等都存储于class_rw_t

什么是 Method Swizzle(黑魔法),什么情况下会使用?

  • Method Swizzle 是改变一个已存在的选择器(SEL)对应的实现(IMP)的过程。
  • 类的方法列表存放着SEL的名字和IMP的映射关系。
  • 开发者可以利用 method_exchangeImplementations 来交换2个方法中的IMP
  • 开发者可以利用 method_setImplementation 来直接设置某个方法的IMP
  • 这就可以在运行时改变SELIMP的映射关系,从而实现方法替换。

Method Swizzle注意事项

  • 为了确保Swizzle Method方法替换一定被执行调用,可以在load中执行
  • +load里面使用的时候不要调用[super load]。如果多次调用了[super load],可能会出现“Swizzle无效”的假象
  • 避免调用[super load]导致Swizzling多次执行,在load中使用dispatch_once确保交换只被执行一次。
  • 子类替换没有实现的继承方法,会替换掉父类中的实现,影响父类及其他子类
  • +initialize 里面使用要加dispatch_once
  • 进行版本迭代的时候需要进行一些检验,防止系统库的函数发生了变化

如何hook一个对象的方法,而不影响其它对象

  • 方法1:新建一个子类重写方法
  • 方法2:让这个对象的类遵循某个协议,hook时判断。弊端是其他对象遵循了这个协议会受到影响。
  • 方法3:运行时创建一个新的子类,修改对象 isa 指针指向子类,hook 时使用isKindOf 判断类型

消息发送

消息机制

  • 1、快速查找,方法缓存
  • 2、慢速查找,方法列表
  • 3、消息转发
    • 3-1、方法的动态解析,resolveInstanceMethod
    • 3-2、快速消息转发,forwardingTargetForSelector
    • 3-3、标准消息转发,methodSignatureForSelector & forwardInvocation

objc中向一个nil对象发送消息将会发生什么?

  • 在寻找对象的isa指针时,返回地址0x0,不回做任何操作,也不会有任何错误。

objc在向一个对象发送消息时,发生了什么?

  • 方法调用实际上是发送消息,通过调用 objc_msgSend()实现的。
  • 首先,通过objisa指针找到对应的class
  • 然后,开启快速查找流程。在class的缓存方法列表(objc_cache)里查找方法,如果找到就直接返回对应IMP
  • 如果在缓存中找不到,开始慢速查找流程。在classMethod List查找对应方法,找到了返回对应IMP
  • 都找不到就会走消息转发流程

_objc_msgForward 函数是做什么的?

  • _objc_msgForward用于消息转发:向一个对象发送一条消息,但它并没有实现的时候,就调用_objc_msgForward尝试做消息转发。

为什么需要做方法缓存?

  • 每次执行这个方法的时候都查一遍Method List太消耗性能。
  • 使用objc_cache把调用过的方法做一个缓存, 把method_name作为keymethod_IMP作为value
  • 下次接收到消息的时候,直接通过objc_cache去找到对应的IMP即可, 避免每一次都去遍历objc_method_list

一直都找不到方法怎么办?

  • 会触发消息转发机制,我们一共有三次机会补救以防止crash
  • 方法的动态解析,通过resolveInstanceMethod添加一个IMP使其执行。
  • 快速消息转发,在 forwardingTargetForSelector返回一个可以执行该方法的对象。
  • 标准消息转发,methodSignatureForSelector创建相同方法类型的方法签名(NSMethodSignature),然后重写forwardInvocation并把拥有该签名的方法赋值到anInvocation.selector

消息转发机制的优劣

  • 优点:消息转发机制提供了找不到方法时的补救机会。
  • 缺点:一般情况下会在基类做crash处理,那么有可能把一部分的crash忽略过去导致无法暴露问题。

IMPSELMethod的区别和使用场景

  • SEL相当于一个代号,方便查找方法的代号,处理通知/定时器等都会用到
  • IMP是指向方法实现的指针,动态方法解析的时候会用到
  • Method是一个对象,里面就存有SELIMP,消息转发流程获取方法签名的时候会用到