面試驅動技術 - Category 相關考點
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Category 相關的問題通常初中級問的比較多，通常最深的就問到關聯對象，本文把比較常見的 Category 的問題都羅列解決了一下，若是還有其餘常見的 Category 的試題歡迎補充~github
I. Category
Category相關面試題
- Category實現原理？
- 實際開發中，你用Category作了哪些事？
- Category可否添加成員變量，若是能夠，如何添加？
- load 、initialize方法的區別是什麼，他們在category中的調用順序？以及出現繼承時他們之間的調用過程？
- Category 和 Class Extension的區別是什麼？
- 爲何分類會「覆蓋」宿主類的方法？
1.Category的特色
- 運行時決議
- 經過
runtime動態將分類的方法合併到類對象、元類對象中 - 實例方法合併到類對象中，類方法合併到元類對象中
- 經過
- 能夠爲系統類添加分類
2.分類中能夠添加哪些內容
- 實例方法
- 類方法
- 協議
- 屬性
分類中原理解析
使用 xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc MNPerson+Test.m 函數，生產一個cpp文件,窺探其底層結構(編譯狀態)面試
struct _category_t {
//宿主類名稱 - 這裏的MNPerson
const char *name;
//宿主類對象,裏面有isa
struct _class_t *cls;
//實例方法列表
const struct _method_list_t *instance_methods;
//類方法列表
const struct _method_list_t *class_methods;
//協議列表
const struct _protocol_list_t *protocols;
//屬性列表
const struct _prop_list_t *properties;
};
//_class_t 結構
struct _class_t {
struct _class_t *isa;
struct _class_t *superclass;
void *cache;
void *vtable;
struct _class_ro_t *ro;
};
複製代碼
- 每一個分類都是獨立的
- 每一個分類的結構都一致，都是
category_t
函數轉換
@implementation MNPerson (Test)
- (void)test{
NSLog(@"test - rua~");
}
@end
複製代碼
static void
attachCategories(Class cls, category_list *cats, bool flush_caches)
{
if (!cats) return;
if (PrintReplacedMethods) printReplacements(cls, cats);
bool isMeta = cls->isMetaClass();
// fixme rearrange to remove these intermediate allocations
/* 二維數組( **mlists => 兩顆星星，一個)
[
[method_t,],
[method_t,method_t],
[method_t,method_t,method_t],
]
*/
method_list_t **mlists = (method_list_t **)
malloc(cats->count * sizeof(*mlists));
property_list_t **proplists = (property_list_t **)
malloc(cats->count * sizeof(*proplists));
protocol_list_t **protolists = (protocol_list_t **)
malloc(cats->count * sizeof(*protolists));
// Count backwards through cats to get newest categories first
int mcount = 0;
int propcount = 0;
int protocount = 0;
int i = cats->count;//宿主類，分類的總數
bool fromBundle = NO;
while (i--) {//倒序遍歷，最早訪問最後編譯的分類
// 獲取某一個分類
auto& entry = cats->list[i];
// 分類的方法列表
method_list_t *mlist = entry.cat->methodsForMeta(isMeta);
if (mlist) {
//最後編譯的分類，最早添加到分類數組中
mlists[mcount++] = mlist;
fromBundle |= entry.hi->isBundle();
}
property_list_t *proplist =
entry.cat->propertiesForMeta(isMeta, entry.hi);
if (proplist) {
proplists[propcount++] = proplist;
}
protocol_list_t *protolist = entry.cat->protocols;
if (protolist) {
protolists[protocount++] = protolist;
}
}
auto rw = cls->data();
prepareMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle);
// 核心：將全部分類的對象方法，附加到類對象的方法列表中
rw->methods.attachLists(mlists, mcount);
free(mlists);
if (flush_caches && mcount > 0) flushCaches(cls);
rw->properties.attachLists(proplists, propcount);
free(proplists);
rw->protocols.attachLists(protolists, protocount);
free(protolists);
}
複製代碼
void attachLists(List* const * addedLists, uint32_t addedCount) {
if (addedCount == 0) return;
if (hasArray()) {
// many lists -> many lists
uint32_t oldCount = array()->count;
uint32_t newCount = oldCount + addedCount;
//realloc - 從新分配內存 - 擴容了
setArray((array_t *)realloc(array(), array_t::byteSize(newCount)));
array()->count = newCount;
//memmove,內存挪動
//array()->lists 原來的方法列表
memmove(array()->lists + addedCount,
array()->lists,
oldCount * sizeof(array()->lists[0]));
//memcpy - 將分類的方法列表 copy 到原來的方法列表中
memcpy(array()->lists,
addedLists,
addedCount * sizeof(array()->lists[0]));
}
...
}
複製代碼
畫圖分析就是數組
3.實際開發中，你用Category作了哪些事？
- 聲明私有方法
- 分解體積龐大的類文件
-
- 把
Framework的私有方法公開
- 把
- 。。。
4.Category實現原理？
- Category編譯以後，底層結構是category_t，裏面存儲着分類的各類信息，包括 對象方法、類方法、屬性、協議信息
- 分類的在編譯後，方法並不會直接添加到類信息中，而是要在程序運行的時候，經過
runtime, 講Category的數據，
5.爲何分類會「覆蓋」宿主類的方法？
- 其實不是真正的「覆蓋」，宿主類的同名方法仍是存在
- 分類將附加到類對象的方法列表中，整合的時候，分類的方法優先放到前面
- OC的函數調用底層走的是msg_send() 函數，它作的是方法查找，由於分類的方法優先放在前面，因此經過選擇器查找到分類的方法以後直接調用，宿主類的方法看上去就像被「覆蓋」而沒有生效
6.Category 和 Class Extension的區別是什麼？
Class Extension(擴展)
- 聲明私有屬性
- 聲明私有方法
- 聲明私有成員變量
- 編譯時決議，Category 運行時決議
- 不能爲系統類添加擴展
- 只能以聲明的形式存在，多數狀況下，寄生於宿主類的.m文件中
II. load 、initialize
load實現原理
- 類第一次加載進內存的時候，會調用
+ load方法，無需導入，無需使用- 每一個類、分類的
+ load在程序運行過程當中只會執行一次+ load走的不是消息發送的objc_msgSend調用，而是找到+ load函數的地址，直接調用
void call_load_methods(void)
{
static bool loading = NO;
bool more_categories;
loadMethodLock.assertLocked();
// Re-entrant calls do nothing; the outermost call will finish the job.
if (loading) return;
loading = YES;
void *pool = objc_autoreleasePoolPush();
do {
// 1. Repeatedly call class +loads until there aren’t any more
while (loadable_classes_used > 0) {
//先加載宿主類的load方法(按照編譯順序，調用load方法)
call_class_loads();
}
// 2. Call category +loads ONCE
more_categories = call_category_loads();
// 3. Run more +loads if there are classes OR more untried categories
} while (loadable_classes_used > 0 || more_categories);
objc_autoreleasePoolPop(pool);
loading = NO;
}
複製代碼
static void schedule_class_load(Class cls)
{
if (!cls) return;
assert(cls->isRealized()); // _read_images should realize
if (cls->data()->flags & RW_LOADED) return;
// Ensure superclass-first ordering
// 遞歸調用，先將父類添加到load方法列表中，再將本身加進去
schedule_class_load(cls->superclass);
add_class_to_loadable_list(cls);
cls->setInfo(RW_LOADED);
}
複製代碼
調用順序
- 先調用宿主類的
+ load函數- 按照編譯前後順序調用（先編譯，先調用）
- 調用子類的+load以前會先調用父類的+load
- 再調用分類的的
+ load函數- 按照編譯前後順序調用（先編譯，先調用）
實驗證實：宿主類先調用，分類再調用安全
2019-02-27 17:28:00.519862+0800 load-Initialize-Demo[91107:2281575] MNPerson + load
2019-02-27 17:28:00.520032+0800 load-Initialize-Demo[91107:2281575] MNPerson (Play) + load
2019-02-27 17:28:00.520047+0800 load-Initialize-Demo[91107:2281575] MNPerson (Eat) + load
複製代碼
2019-02-27 17:39:10.354050+0800 load-Initialize-Demo[91308:2303030] MNDog + load (宿主類1)
2019-02-27 17:39:10.354237+0800 load-Initialize-Demo[91308:2303030] MNPerson + load (宿主類2)
2019-02-27 17:39:10.354252+0800 load-Initialize-Demo[91308:2303030] MNDog (Rua) + load (分類1)
2019-02-27 17:39:10.354263+0800 load-Initialize-Demo[91308:2303030] MNPerson (Play) + load(分類2)
2019-02-27 17:39:10.354274+0800 load-Initialize-Demo[91308:2303030] MNPerson (Eat) + load(分類3)
2019-02-27 17:39:10.354285+0800 load-Initialize-Demo[91308:2303030] MNDog (Run) + load(分類4)
複製代碼
Initialize實現原理
- 類第一次接收到消息的時候，會調用該方法，需導入，並使用
+ Initialize走的是消息發送的objc_msgSend調用
Initialize題目出現
/*父類*/
@interface MNPerson : NSObject
@end
@implementation MNPerson
+ (void)initialize{
NSLog(@"MNPerson + initialize");
}
@end
/*子類1*/
@interface MNTeacher : MNPerson
@end
@implementation MNTeacher
@end
/*子類2*/
@interface MNStudent : MNPerson
@end
@implementation MNStudent
@end
---------------------------------------------
問題出現:如下會輸出什麼結果
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
[MNTeacher alloc];
[MNStudent alloc];
}
return 0;
}
複製代碼
結果以下：bash
2019-02-27 17:57:33.305655+0800 load-Initialize-Demo[91661:2331296] MNPerson + initialize
2019-02-27 17:57:33.305950+0800 load-Initialize-Demo[91661:2331296] MNPerson + initialize
2019-02-27 17:57:33.306476+0800 load-Initialize-Demo[91661:2331296] MNPerson + initialize
複製代碼
exo me? 爲啥打印三次呢數據結構
原理分析：iphone
initialize在類第一次接收消息的時候會調用，OC裏面的[ xxx ]調用均可以當作objc_msgSend,因此這時候，[MNTeacher alloc]其實內部會調用[MNTeacher initialize]initialize調用的時候，要先實現本身父類的initialize方法，第一次調用的時候，MNPerson沒被使用過，因此未被初始化，要先調用一下父類的[MNPerson initialize],輸出第一個MNPerson + initializeMNPerson調用了initialize以後，輪到MNTeacher類本身了，因爲他內部沒有實現initialize方法，因此調用父類的initialize, 輸出第二個MNPerson + initialize- 而後輪到
[MNStudent alloc]，內部也是調用[MNStudent initialize], 而後判斷得知 父類MNPerson類調用過initialize了，所以調用自身的就夠了，因爲他和MNTeacher同樣，也沒實現initialize方法，因此同理調用父類的[MNPerson initialize],輸出第3個MNPerson + initialize
initialize 與 load 的區別
- load 是類第一次加載的時候調用，initialize 是類第一次接收到消息的時候調用，每一個類只會initialize一次（父類的initialize方法可能被調用屢次）
- load 和 initialize，加載or調用的時候，都會先調用父類對應的
loadorinitialize方法，再調用本身自己的; - load 和 initialize 都是系統自動調用的話，都只會調用一次
- 調用方式也不同，load 是根據函數地址直接調用，initialize 是經過
objc_msgSend - 調用時刻，load是runtime加載類、分類的時候調用（只會調用一次）
- 調用順序:
- load:
- 先調用類的load
- 先編譯的類，優先調用load
- 調用子類的load以前，會先調用父類的load
- 在調用分類的load
- 先調用類的load
- initialize：
- 先初始化父列
- 再初始化子類（可能最終調用的是父類的初始化方法）
- load:
/*父類*/
@interface MNPerson : NSObject
@end
@implementation MNPerson
+ (void)initialize{
NSLog(@"MNPerson + initialize");
}
+ (void)load{
NSLog(@"MNPerson + load");
}
/*子類1*/
@interface MNTeacher : MNPerson
@end
@implementation MNTeacher
+ (void)load{
NSLog(@"MNTeacher + load");
}
/*子類2*/
@interface MNStudent : MNPerson
@end
@implementation MNStudent
+ (void)load{
NSLog(@"MNStudent + load");
}
------------------------------------
問題出現:如下會輸出什麼結果?
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
[MNTeacher load];
}
return 0;
}
複製代碼
答案出現！！！
2019-02-27 18:17:12.034392+0800 load-Initialize-Demo[92064:2370496] MNPerson + load
2019-02-27 18:17:12.034555+0800 load-Initialize-Demo[92064:2370496] MNStudent + load
2019-02-27 18:17:12.034569+0800 load-Initialize-Demo[92064:2370496] MNTeacher + load
2019-02-27 18:17:12.034627+0800 load-Initialize-Demo[92064:2370496] MNPerson + initialize
2019-02-27 18:17:12.034645+0800 load-Initialize-Demo[92064:2370496] MNPerson + initialize
2019-02-27 18:17:12.034658+0800 load-Initialize-Demo[92064:2370496] MNTeacher + load
複製代碼
exo me again！怎麼這麼多！連load 也有了？函數
解釋：佈局
- 前三個load很少bb了吧，程序一運行，runtime直接將所有的類加載到內存中，確定最早輸出；
- 第一個
MNPerson + initialize，由於是MNTeacher的調用，因此會先讓父類MNPerson調用一次initialize，輸出第一個MNPerson + initialize - 第二個
MNPerson + initialize,MNTeacher自身調用，因爲他本身沒有實現initialize, 調用父類的initialize， 輸出第二個MNPerson + initialize - 最後一個
MNTeacher + load可能其實有點奇怪，不是說load只會加載一次嗎，並且他還不走objc_msgSend嗎，怎麼還能調用這個方法？- 由於！當類第一次加載進內存的時候，調用的
load方法是系統調的，這時候不走objc_msgSend - 可是，你如今是
[MNTeacher load]啊，這個就是objc_msgSend(MNTeacher,@selector(MNTeacher))，這就跑到MNTeacher + load裏了！ - 只是通常沒人手動調用
load函數，可是，仍是能夠調用的！
- 由於！當類第一次加載進內存的時候，調用的
III. 關聯對象AssociatedObject
Category可否添加成員變量，若是能夠，如何添加？
這道題實際上考的就是關聯對象
若是是普通類聲明生命屬性的話
@interface MNPerson : NSObject
@property (nonatomic, copy)NSString *property;
@end
複製代碼
上述代碼系統內部會自動三件事：
- 幫咱們生成一個生成變量_property
- 生成一個
get方法- (NSString *)property - 生成一個
set方法- (void)setProperty:(NSString *)property
@implementation MNPerson{
NSString *_property;
}
- (void)setProperty:(NSString *)property{
_property = property;
}
- (NSString *)property{
return _property;
}
@end
複製代碼
分類也是能夠添加屬性的 - 類結構裏面，有個properties 列表，裏面就是 存放屬性的;
分類裏面，生成屬性，只會生成方法的聲明，不會生成成員變量 && 方法實現！
人工智障翻譯：實例變量不能放在分類中
因此：
不能直接給category 添加成員變量，可是能夠間接實現分類有成員變量的效果(效果上感受像成員變量)
@interface MNPerson (Test)
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;
@end
@implementation MNPerson (Test)
@end
複製代碼
person.age = 10等價於 [person setAge:10]，因此證實了，給分類聲明屬性以後，並無添加其對應的實現！
關聯對象
objc_setAssociatedObject Api
objc_setAssociatedObject( <#id _Nonnull object#>, (對象)
<#const void * _Nonnull key#>,(key)
<#id _Nullable value#>,(關聯的值)
<#objc_AssociationPolicy policy#>)(關聯策略)
複製代碼
關聯策略，等價於屬性聲明
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1,
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403
};
複製代碼
好比這裏的age屬性，默認聲明是@property (nonatomic, assign) NSInteger age;，就是 assign，因此這裏選擇OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN
取值
objc_getAssociatedObject(<#id _Nonnull object#>, <#const void * _Nonnull key#>)
複製代碼
面試題 - 如下代碼輸出的結果是啥
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
MNPerson *person = [[MNPerson alloc]init];
{
MNPerson *test = [[MNPerson alloc]init];
objc_setAssociatedObject(person,
@"test",
test,
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}
NSLog(@"%@",objc_getAssociatedObject(person, @"test"));
}
return 0;
}
複製代碼
緣由，關聯的對象是person，關聯的value是 test，test變量 出了他們的
{}做用域以後，就會銷燬; 此時經過key 找到 對應的對象，訪問對象內部的value，由於test變量已經銷燬了，因此程序崩潰了，這也說明了 => 內部 test 對 value是強引用！
關聯對象的本質
在分類中，由於類的實例變量的佈局已經固定，使用 @property 已經沒法向固定的佈局中添加新的實例變量（這樣作可能會覆蓋子類的實例變量），因此咱們須要使用關聯對象以及兩個方法來模擬構成屬性的三個要素。
引用自 關聯對象 AssociatedObject 徹底解析
關聯對象的原理
實現關聯對象技術的核心對象有
- AssociationsManager
- AssociationsHashMap
- ObjectAssociationMap
- ObjcAssociation
class AssociationsManager {
static spinlock_t _lock;//自旋鎖，保證線程安全
static AssociationsHashMap *_map;
}
複製代碼
class AssociationsHashMap : public unordered_map<disguised_ptr_t, ObjectAssociationMap>
複製代碼
class ObjectAssociationMap : public std::map<void *, ObjcAssociation>
複製代碼
class ObjcAssociation {
uintptr_t _policy;
id _value;
}
複製代碼
以關聯對象代碼爲例:
objc_setAssociatedObject(obj, @selector(key), @"hello world", OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
複製代碼
- 關聯對象並非存儲在被關聯對象自己的內存中的
- 關聯對象，存儲在全局的一個統一的
AssociationsManager中 - 關聯對象其實就是
ObjcAssociation對象,關聯的value就放在ObjcAssociation內 - 關聯對象由
AssociationsManager管理並在AssociationsHashMap存儲 - 對象的指針以及其對應
ObjectAssociationMap以鍵值對的形式存儲在AssociationsHashMap中 ObjectAssociationMap則是用於存儲關聯對象的數據結構- 每個對象都有一個標記位
has_assoc指示對象是否含有關聯對象 - 存儲在全局的一個統一的
AssociationsManager內部有一持有一個_lock，他實際上是一個spinlock_t(自旋鎖),用來保證AssociationsHashMap操做的時候，是線程安全的
Category 相關的問題通常初中級問的比較多，通常最深的就問到關聯對象，上面的問題以及解答已經把比較常見的 Category 的問題都羅列解決了一下，若是還有其餘常見的 Category 的試題歡迎補充~
傳言的互聯網寒冬貌似真的來臨了，在這種環境下，沒法得知公司是否不裁人，仍是讓本身💪起來！19年的 銅三鐵四 從明天就要開始拉開帷幕了，也但願近期找工做的iOS們能找到一份滿意的工做，看下寒冬下，iOS開發是否是叕沒人要了~
本文基於 MJ老師 的基礎知識之上，結合了包括 draveness 在內的一系列大神的文章總結的，若是不當之處，歡迎討論~
友情演出:小馬哥MJ
參考資料:
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