iOS | 面試知識整理 - OC底層 (三)

時間  2019-11-15
標籤 ios 面試 知識 整理 底層 欄目 iOS 简体版
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前言:

最近公司項目不怎麼忙, 閒暇時間把iOS 在面試中可能會遇到的問題整理了一番, 一部分題目是本身面試遇到的,一部分題目則是網上收錄的, 方便本身鞏固複習, 也分享給你們! 知識點比較多,比較雜,這裏作了分類,下面是分類連接地址;面試

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iOS | 面試知識整理 - OC底層 (三)

1. 一個OC對象佔用多少內存

  • 系統分配了16個字節給NSObject對象（經過malloc_size函數得到）
  • 但NSObject對象內部只使用了8個字節的空間（64bit環境下，能夠經過class_getInstanceSize函數得到）

2. 對象的isa指針指向哪裏？

  • instance對象的isa指向class對象
  • class對象的isa指向meta-class對象
  • meta-class對象的isa指向基類的meta-class對象

3.OC的類信息存放在哪裏？

  • 對象方法、屬性、成員變量、協議信息，存放在class對象中
  • 類方法，存放在meta-class對象中
  • 成員變量的具體值，存放在instance對象

4.iOS用什麼方式實現對一個對象的KVO？(KVO的本質是什麼？)

  • 利用RuntimeAPI動態生成一個子類，而且讓instance對象的isa指向這個全新的子類
  • 當修改instance對象的屬性時，會調用Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函數
    willChangeValueForKey:
    父類原來的setter
    didChangeValueForKey:
  • 內部會觸發監聽器（Oberser）的監聽方法(observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:）

5.如何手動觸發KVO？

手動調用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:bash

- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
    
    Person *person = [[Person alloc]init];;
    [p addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:nil];
    [p willChangeValueForKey:@"name"];
    [p didChangeValueForKey:@"name"];
}
-(void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"被觀測對象：%@, 被觀測的屬性：%@, 值的改變: %@\n, 攜帶信息:%@", object, keyPath, change, context);
}
複製代碼

6.直接修改爲員變量會觸發KVO麼？

  • 不會觸發KVO

7.經過KVC修改屬性會觸發KVO麼？

  • 會觸發KVO
  • KVC在賦值時候,內部會觸發監聽器（Oberser）的監聽方法(observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:） 發送通知

8.KVC的賦值和取值過程是怎樣的？原理是什麼？

  • KVC的全稱是Key-Value Coding，俗稱「鍵值編碼」，能夠經過一個key來訪問某個屬性
  • 調用 setValue:forKey:
    setKey,_setKey ->找到了則進行賦值,未找到調用 accessInstanceVarlableDirctly 是否容許修改value值,返回YES, 調用_key, _isKey, key, isKey 進行賦值

9.Category的使用場合是什麼？

  • 在不修改原有類代碼的狀況下,爲類添對象方法或者類方法
  • 或者爲類關聯新的屬性
  • 分解龐大的類文件

使用場合:服務器

  • 添加實例方法
  • 添加類方法
  • 添加協議
  • 添加屬性
  • 關聯成員變量

10.Category的實現原理

  • Category編譯以後的底層結構是struct category_t，裏面存儲着分類的對象方法、類方法、屬性、協議信息
  • 在程序運行的時候，runtime會將Category的數據，合併到類信息中（類對象、元類對象中）

11.Category和Class Extension的區別是什麼？

  • Class Extension在編譯的時候，它的數據就已經包含在類信息中
  • Category是在運行時，纔會將數據合併到類信息中

12.Category中有load方法嗎？load方法是何時調用的？load 方法能繼承嗎？

  • 有load方法
  • load方法在runtime加載類、分類的時候調用
  • load方法能夠繼承，可是通常狀況下不會主動去調用load方法，都是讓系統自動調用

13. initialize方法如何調用,以及調用時機

  • 當類第一次收到消息的時候會調用類的initialize方法
  • 是經過 runtime 的消息機制 objc_msgSend(obj,@selector()) 進行調用的
  • 優先調用分類的 initialize, 若是沒有分類會調用 子類的,若是子類未實現則調用 父類的

13. load、initialize方法的區別什麼？它們在category中的調用的順序？以及出現繼承時他們之間的調用過程？

  • load 是類加載到內存時候調用, 優先父類->子類->分類
  • initialize 是類第一次收到消息時候調用,優先分類->子類->父類
  • 同級別和編譯順序有關係
  • load 方法是在 main 函數以前調用的

14. Category可否添加成員變量？若是能夠，如何給Category添加成員變量？

  • 不能直接給Category添加成員變量，可是能夠間接實現Category有成員變量的效果
  • Category是發生在運行時,編譯完畢,類的內存佈局已經肯定,沒法添加成員變量(Category的底層數據結構也沒有成員變量的結構)
  • 能夠經過 runtime 動態的關聯屬性

15. block的原理是怎樣的？本質是什麼？

  • block 本質實際上是OC對象
  • block 內部封裝了函數調用以及調用環境

16. __block的做用是什麼？有什麼使用注意點？

  • 若是須要在 block 內部修改外部的 局部變量的值,就須要使用__block 修飾(全局變量和靜態變量不須要加__block 能夠修改)
  • __block 修飾之後,局部變量的數據結構就會發生改變,底層會變成一個結構體的對象,結構內部會聲明 一個 __block修飾變量的成員, 而且將 __block修飾變量的地址保存到堆內存中. 後面若是修改 這個變量的值,能夠經過 isa 指針找到這個結構體,進來修改 這個變量的值;
  • 能夠在 block 內部修改 變量的值

17. block的屬性修飾詞爲何是copy？使用block有哪些使用注意？

  • block 一旦沒有進行copy操做，就不會在堆上
  • 使用注意：循環引用問題 (外部使用__weak 解決)

17. block在修改NSMutableArray，需不須要添加__block？

  • 若是是操做 NSMutableArray 對象不須要,由於 block 內部拷貝了 NSMutableArray對象的內存地址,實際是經過內存地址操做的
  • 若是 NSMutableArray 對象要從新賦值,就須要加__block

18. Block 內部爲何不能修改局部變量,須要加__block

  • 經過查看Block 源碼,能夠發現, block 內部若是單純使用 外部變量, 會在 block 內部建立一樣的一個變量,而且將 外部變量的值引用過來..(只是將外部變量值拷貝到 block 內部), 內部這個變量和外部 實際已經不要緊了
  • 從另外一方面分析,block 本質也是一個 函數指針, 外部的變量也是一個局部變量,頗有可能 block 在使用這個變量時候,外部變量已經釋放了,會形成錯誤
  • 加了__block 之後, 會將外部變量的內存拷貝到堆中, 內存由 block 去管理.

19.講一下 OC 的消息機制

  • OC中的方法調用其實都是轉成了objc_msgSend函數的調用，給receiver（方法調用者）發送了一條消息（selector方法名）
  • objc_msgSend底層有3大階段
    • 消息發送（當前類、父類中查找）、
    • 動態方法解析、
    • 消息轉發

20. 消息發送流程

  • 當咱們的一個 receiver(實例對象)收到消息的時候, 會經過 isa 指針找到 他的類對象, 而後在類對象方法列表中查找 對應的方法實現,若是 未找到,則會經過 superClass 指針找到其父類的類對象, 找到則返回,未找打則會一級一級往上查到,最終到NSObject 對象, 若是仍是未找到就會進行動態方法解析
  • 類方法調用同上,只不過 isa 指針找到元類對象;

21. 動態方法解析機制

當咱們發送消息未找到方法實現,就會進入第二步,動態方法解析: 代碼實現以下微信

//  動態方法綁定- 實例法法調用
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    if (sel == @selector(run)) {
        Method method = class_getInstanceMethod(self, @selector(test));
        class_addMethod(self, sel, method_getImplementation(method), method_getTypeEncoding(method));
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
// 類方法調用
+(BOOL) resolveClassMethod:(SEL)sel....
複製代碼

22.消息轉發機制流程

未找到動態方法綁定,就會進行消息轉發階段網絡

// 快速消息轉發- 指定消息處理對象
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    if (aSelector == @selector(run)) {
        return [Student new];
    }
    return  [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
} 

// 標準消息轉發-消息簽名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    if(aSelector == @selector(run))
    {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
   //內部邏輯本身處理 
}
複製代碼

23. 什麼是Runtime？平時項目中有用過麼？

  • Objective-C runtime是一個運行時庫，它爲Objective-C語言的動態特性提供支持，咱們所寫的OC代碼在運行時都轉成了runtime相關的代碼，類轉換成C語言對應的結構體，方法轉化爲C語言對應的函數，發消息轉成了C語言對應的函數調用。經過了解runtime以及源碼,能夠更加深刻的瞭解OC其特性和原理
  • OC是一門動態性比較強的編程語言，容許不少操做推遲到程序運行時再進行
  • OC的動態性就是由Runtime來支撐和實現的，Runtime是一套C語言的API，封裝了不少動態性相關的函數
  • 平時編寫的OC代碼，底層都是轉換成了Runtime API進行調用

22.runtime具體應用

  • 利用關聯對象（AssociatedObject）給分類添加屬性
  • 遍歷類的全部成員變量（修改textfield的佔位文字顏色、字典轉模型、自動歸檔解檔）
  • 交換方法實現（交換系統的方法）
  • 利用消息轉發機制解決方法找不到的異常問題

23.unrecognized selector sent to instance 錯誤

該錯誤是基於OC的消息機制:數據結構

  1. 在方法列表中未找到方法實現
  2. 嘗試動態方法解析,也未綁定犯法
  3. 進行消息轉發,也未處理
  4. 最後進行報錯

24.若是向一個nil對象發消息不會crash的話,那麼message sent to deallocated instance的錯誤是怎麼回事？

  • 這是由於這個對象已經被釋放了（引用計數爲0了），那麼這個時候再去調用方法確定是會Crash的，由於這個時候這個對象就是一個野指針（指向殭屍對象（對象的引用計數爲0，指針指向的內存已經不可用）的指針）了，安全的作法是釋放後將對象從新置爲nil，使它成爲一個空指針

25. 向一個nill對象發送消息會發生什麼？

  • OC中向nil發消息，什麼都不會方式,程序是不會崩潰的。
  • 由於OC的函數都是經過objc_msgSend進行消息發送來實現的，相對於C和C++來講，對於空指針的操做會引發crash問題，而objc_msgSend會經過判斷self來決定是否發送消息，若是self爲nil，那麼selector也會爲空，直接返回，不會出現問題。視方法返回值，向nil發消息可能會返回nil（返回值爲對象），0（返回值爲一些基礎數據）或0X0（返回值爲id）等。但對於[NSNull null]對象發送消息時，是會crash的，由於NSNull類只有一個null方法

26.代碼打印結果:

@interface Person : NSObject
@end
@implementation Person
@end

@interface Student : Person
@end
@implementation Student
- (instancetype)init{
    if (self= [super init]) {
        NSLog(@"%@", [self class]);
        NSLog(@"%@", [super class]);
        NSLog(@"%@", [self superclass]);
        NSLog(@"%@", [super superclass]);
    }
}
[self class] 和 [super class] 都是給當前類返送消息,spuer 表示在父類中查找
[self superClass]  和 [super superclass] 也是也當前類發消息,返回父類
第一個打印:
Student / Student/ Person / Person
複製代碼

27.代碼運行結果?

BOOL res1 = [[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];
BOOL res2 = [[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];
BOOL res3 = [[Person class] isKindOfClass:[Person class]];
BOOL res4 = [[Person class] isMemberOfClass:[Person class]];
NSLog(@"%d-%d-%d-%d",res1, res2, res3, res4);
複製代碼
  • isKindOfClass 表示對象是否爲當前類或者子類的 類型
  • isMemberOfClass 表示是否爲當前類的的類型
  • isMemberOfClass 分爲- 對象方法 和+ 類方法2中
    - (bool)isMemberOfClass; 比較的是類對象
    + (bool)isMemberOfClass; 比較的是元類

打印結果: 1 ,0, 0, 0async

28.講講 RunLoop，項目中有用到嗎？

  • runloop運行循環,保證程序一直運行,主線程默認開啓
  • 用於處理線程上的各類事件,定時器等
  • 能夠提升程序性能,節約CPU資源,有事情作就作,沒事情作就讓線程休眠
  • 應用範疇:
    定時器,事件響應,手勢識別,界面刷新,以及autoreleasePool 等等

29.runloop內部實現邏輯？

  • 實際上 RunLoop 就是這樣一個函數，其內部是一個 do-while 循環。當你調用 CFRunLoopRun() 時，線程就會一直停留在這個循環裏；直到超時或被手動中止，該函數纔會返回。

30.runloop和線程的關係？

  • 每條線程都有惟一的一個與之對應的RunLoop對象
  • RunLoop保存在一個全局的Dictionary裏，線程做爲key，RunLoop做爲value
  • 線程剛建立時並無RunLoop對象，RunLoop會在第一次獲取它時建立
  • RunLoop會在線程結束時銷燬
  • 主線程的RunLoop已經自動獲取（建立），子線程默認沒有開啓RunLoop

31.timer 與 runloop 的關係？

  • timer 定時器,是基於 runloop 來實現的, runloop 在運行循環當中,監聽到了定製器 就會執行;因此 timer 須要添加到 runloop 中去, 注意子線程的 runloop 默認是不開啓的,若是在子線程執行 timer 須要手動開啓 runloop

32.程序中添加每3秒響應一次的NSTimer，當拖動tableview時timer可能沒法響應要怎麼解決？

  • 將 timer 對象添加到 runloop 中,並修改 runloop 的運行 mode
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:nil];
 [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
複製代碼

33. runloop的mode做用是什麼？

runloop 只能在一種 mode 下運行, 作不一樣的事情,runloop 會切換到對應的 model 下來執行,默認是 kCFRunLoopDefaultMode 若是視圖滑動再回切換到 UITrackingRunLoopMode,若是須要在多種 mode 下運行則須要手動設置 kCFRunLoopCommonModes;編程語言

  1. kCFRunLoopDefaultMode：App的默認Mode，一般主線程是在這個Mode下運行
  2. UITrackingRunLoopMode：界面跟蹤 Mode，用於 ScrollView 追蹤觸摸滑動，保證界面滑動時不受其餘 Mode 影響
  3. UIInitializationRunLoopMode: 在剛啓動 App 時第進入的第一個 Mode，啓動完成後就再也不使用，會切換到kCFRunLoopDefaultMode
  4. GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統事件的內部 Mode，一般用不到
  5. kCFRunLoopCommonModes: 這是一個佔位用的Mode，做爲標記kCFRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode用，並非一種真正的Mode

34.使用method swizzling要注意什麼?

  1. 方式無限循環
  2. 進行版本迭代的時候須要進行一些檢驗，防止系統庫的函數發生了變化

35. 一個系統方法被 屢次交換,會有什麼影響嗎?以及調用順序?原理

都會執行,後交換的會先調用.
                         
第一次交換   viewwillAppAppear 和 test1 的指向的方法實現地址發生變化
第二次交換   viewwillAppAppear 和 test2 實際上等因而 test2 和 test1 進行了交換,由於 viewwillAppAppear 已經變爲了 test1了.

調用 --> viewwillAppAppear
實際調用順序 -->test2--->test1-->viewwillAppAppear
造成一個閉環:viewwillAppAppear 也只會調用一次
複製代碼

36.runloop 主線程監聽卡頓

  • 用戶層面感知的卡頓都是來自處理全部UI的主線程上，包括在主線程上進行的大計算，大量的IO操做，或者比較重的繪製工做。
  • 如何監控主線程呢，首先須要知道的是主線程和其它線程同樣都是靠NSRunLoop來驅動的。能夠先看看CFRunLoopRun的大概的邏輯 ,不難發現NSRunLoop調用方法主要就是在kCFRunLoopBeforeSources和kCFRunLoopBeforeWaiting之間,還有kCFRunLoopAfterWaiting以後,也就是若是咱們發現這兩個時間內耗時太長,那麼就能夠斷定出此時主線程卡頓.只須要另外再開啓一個線程,實時計算這兩個狀態區域之間的耗時是否到達某個閥值,便能揪出這些性能殺手.
  • 用GCD裏的dispatch_semaphore_t開啓一個新線程，設置一個極限值和出現次數的值，而後獲取主線程上在kCFRunLoopBeforeSources到kCFRunLoopBeforeWaiting再到kCFRunLoopAfterWaiting兩個狀態之間的超過了極限值和出現次數的場景，將堆棧dump下來，最後發到服務器作收集，經過堆棧可以找到對應出問題的那個方法。
- (void)start
{
    if (observer)
        return;
    
    // // 建立信號
    semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    
    // 註冊RunLoop狀態觀察
    CFRunLoopObserverContext context = {0,(__bridge void*)self,NULL,NULL};
    observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault,
                                       kCFRunLoopAllActivities,
                                       YES,
                                       0,
                                       &runLoopObserverCallBack,
                                       &context);
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
    
    // 在子線程監控時長
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        while (YES)
        {
            // 假定連續5次超時50ms認爲卡頓(固然也包含了單次超時250ms)
            long st = dispatch_semaphore_wait(semaphore, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 50*NSEC_PER_MSEC));
            // Returns zero on success, or non-zero if the timeout occurred.
            if (st != 0)
            {
                if (!observer)
                {
                    timeoutCount = 0;
                    semaphore = 0;
                    activity = 0;
                    return;
                }
                
                // kCFRunLoopBeforeSources 即將處理source kCFRunLoopAfterWaiting 剛從睡眠中喚醒
                // RunLoop會一直循環檢測，從線程start到線程end，檢測檢測到事件源（CFRunLoopSourceRef）執行處理函數，首先會產生通知，corefunction向線程添加runloopObservers來監聽事件，並控制NSRunLoop裏面線程的執行和休眠，在有事情作的時候使當前NSRunLoop控制的線程工做，沒有事情作讓當前NSRunLoop的控制的線程休眠。
                
                if (activity == kCFRunLoopBeforeSources || activity == kCFRunLoopAfterWaiting)
                {
                    
                    if (++timeoutCount < 3)
                        continue;
                    
                     NSLog(@"有點兒卡");
                }
            }
            timeoutCount = 0;
        }
    });
}
複製代碼

37. _objc_msgForward 函數是作什麼的?直接 調用它將會發生什麼?

  • _objc_msgForward 是 IMP 類型，用於消息轉發的:當向一個對象發送一條消息，但 它並無實現的時候，_objc_msgForward 會嘗試作消息轉發
  • 直接調用_objc_msgForward 是很是危險的事，這是把雙刃刀，若是用很差會直接 致使程序 Crash，可是若是用得好，能作不少很是酷的事
  • JSPatch 就是直接調用_objc_msgForward 來實現其核心功能的

38. 如何打印一個類中的全部實例變量

OC的類其實是一個objc_class類型的結構體,包含了實例變量列表: (objc_ivar_list),能夠經過 runtime 函數來獲取這個列表:
OBJC_EXPORT Ivar _Nonnull * _Nullable class_copyIvarList(Class _Nullable cls, unsigned int * _Nullable outCount)

例子:

Student *stu = [[Student alloc]init];
stu.stu_name = @"alex";
stu.stu_age = 10;

unsigned int count = 0;
Ivar *list = class_copyIvarList([stu class], &count);
NSMutableDictionary * dict = [NSMutableDictionary dictionary];
for (int i = 0; i< count; i++){
    id iVarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(list[i])];
    dict[iVarName] = [stu valueForKey:iVarName];
}
    
NSLog(@"%@",dict);
複製代碼

39. 如何使用 rumtime 動態添加一個類

runtime 很強大.能夠動態的建立一個全新的類或對象

// 添加一個繼承NSObject的類 類名是MyClass
Class MyClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "MyClass", 0);
// 增長實例變量
class_addIvar(MyClass, "_age", sizeof(NSString *), 0, "@");
//註冊這個類到runtime系統中就可使用他了
objc_registerClassPair(MyClass);
//生成了一個實例化對象
id myobj = [[MyClass alloc] init];
//給剛剛添加的變量賦值
[myobj setValue:@30 forKey:@"age"];
// 打印
NSLog(@"age= %@",[myobj valueForKey:@"age"]);
複製代碼

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做者：LEON_iOS
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