Char's Blog

如切如磋，如琢如磨。

0%

2020年iOS面试题总结(二)

发表于 分类于 ， ， Valine：
本文字数： 14k 阅读时长 ≈ 12 分钟
2020年iOS面试题总结(二)

Runtime

什么是Runtime

  • runtime是由C和C++、汇编实现的一套API，为OC语言加入了面向对象、运行时的功能

  • 运行时（runtime）将数据类型的确定由编译时推迟到了运行时

  • 平时编写的OC代码，在程序运行过程中，最终会转换成runtime的C语言代码——runtime是Objective-C 的幕后作者

如类结构中的ro和rw属性

  • ro（read-only）在编译时已经确定

  • rw（read-write）在运行时才确定，因此可以使用runtime进行修改

方法的本质是什么

方法的本质是发送消息objc_msgSend，即寻找IMP的过程

发送消息会有以下⼏个流程：

  • 快速查找流程 —— 通过汇编objc_msgSend查找缓存cache_t是否有imp实现

  • 慢速查找流程 —— 通过C++中lookUpImpOrForward递归查找当前类和父类的rw中methodlist的方法

  • 动态方法解析 —— 通过调用resolveInstanceMethod和resolveClassMethod来动态方法决议——实现消息动态处理

  • 快速转发流程 —— 通过CoreFoundation来触发消息转发流程，forwardingTargetForSelector实现快速转发，由其他对象来实现处理方法

  • 慢速转发流程 —— 先调用methodSignatureForSelector获取到方法的签名，生成对应的invocation；再通过forwardInvocation来进行处理

  • 以上流程均无法挽救就崩溃并报错

SEL和IMP的关系

SEL是方法编号，也是方法名，在dyld加载镜像到内存时，通过_read_image方法加载到内存的表中了

IMP是函数实现指针，找IMP就是找函数实现的过程

SEL和IMP的关系就可以解释为：

  • SEL就相当于书本的⽬录标题
  • IMP就是书本的⻚码
  • 函数就是具体页码对应的内容

能否向运行时创建的类中添加实例变量

具体情况具体分析：

  • 编译好的类不能添加实例变量
  • 运行时创建的类可以添加实例变量，但若已注册到内存中就不行了

原因：

  • 编译好的实例变量存储的位置在ro，而ro是在编译时就已经确定了的
  • 编译完成，内存结构就完全确定就法修改
  • 只能修改rw中的方法或者可以通过关联对象的方式来添加属性

Category：从底层原理研究到面试题分析

利用runtime-API创建对象

API介绍

动态创建类

1
2
3
4
5
6
7
8
9
/**
 *创建类
 *
 *superClass: 父类，传Nil会创建一个新的根类
 *name: 类名
 *extraBytes: 额外的内存空间，一般传0
 *return:返回新类，创建失败返回Nil，如果类名已经存在，则创建失败
 */
Class FXPerson = objc_allocateClassPair([NSObject class], "LGPerson", 0);

添加成员变量

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
/**
*添加成员变量
*这个函数只能在objc_allocateClassPair和objc_registerClassPair之前调用。不支持向现有类添加一个实例变量
*这个类不能是元类，不支持在元类中添加一个实例变量
*实例变量的最小对齐为1 << align，实例变量的最小对齐依赖于ivar的类型和机器架构。对于任何指针类型的变量，请通过log2(sizeof(pointer_type))
*
*cls 往哪个类添加
*name 添加的名字
*size 大小
*alignment 对齐处理方式
*types 签名
*/
class_addIvar(FXPerson, "fxName", sizeof(NSString *), log2(sizeof(NSString *)), "@");

注册到内存

1
2
3
4
5
6
/**
 *往内存注册类
 *
 * cls 要注册的类
 */
 objc_registerClassPair(FXPerson);

添加属性变量

1
2
3
4
5
6
7
8
9
/**
*往类里面添加属性
*
*cls 要添加属性的类
*name 属性名字
*attributes 属性的属性数组。
*attriCount 属性中属性的数量。
*/
class_addProperty(targetClass, propertyName, attrs, 4);

添加方法

1
2
3
4
5
6
7
8
9
/**
 *往类里面添加方法
 *
 *cls 要添加方法的类
 *sel 方法编号
 *imp 函数实现指针
 *types 签名
 */
class_addMethod(FXPerson, @selector(setHobby), (IMP)fxSetter, "v@:@");

整体使用

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
// hobby的setter-IMP
void fxSetter(NSString *value) {
    printf("%s/n",__func__);
}

// hobby的getter-IMP
NSString *fxHobby() {
    return @"iOS";
}

// 添加属性变量的封装方法
void fx_class_addProperty(Class targetClass, const char *propertyName) {
    objc_property_attribute_t type = { "T", [[NSString stringWithFormat:@"@\"%@\"",NSStringFromClass([NSString class])] UTF8String] }; //type
    objc_property_attribute_t ownership0 = { "C", "" }; // C = copy
    objc_property_attribute_t ownership = { "N", "" }; //N = nonatomic
    objc_property_attribute_t backingivar  = { "V", [NSString stringWithFormat:@"_%@",[NSString stringWithCString:propertyName encoding:NSUTF8StringEncoding]].UTF8String };  //variable name
    objc_property_attribute_t attrs[] = {type, ownership0, ownership, backingivar};
    class_addProperty(targetClass, propertyName, attrs, 4);
}

// 打印属性变量的封装方法
void fx_printerProperty(Class targetClass){
    unsigned int outCount, i;
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList(targetClass, &outCount);
    for (i = 0; i < outCount; i++) {
        objc_property_t property = properties[i];
        fprintf(stdout, "%s %s\n", property_getName(property), property_getAttributes(property));
    }
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 动态创建类
        Class FXPerson = objc_allocateClassPair([NSObject class], "FXPerson", 0);
        // 添加成员变量
        class_addIvar(FXPerson, "name", sizeof(NSString *), log2(sizeof(NSString *)), "@");
        // 注册到内存
        objc_registerClassPair(FXPerson);
        // 添加属性变量
        fx_class_addProperty(FXPerson, "hobby");
        fx_printerProperty(FXPerson);
        // 添加方法（为属性方法添加setter、getter方法）
        class_addMethod(FXPerson, @selector(setHobby:), (IMP)fxSetter, "v@:@");
        class_addMethod(FXPerson, @selector(hobby), (IMP)fxHobby, "@@:");

        // 开始使用
        id person = [FXPerson alloc];
        [person setValue:@"Felix" forKey:@"name"];
        NSLog(@"FXPerson的名字是：%@ 爱好是：%@", [person valueForKey:@"name"], [person valueForKey:@"hobby"]);
    }
    return 0;
}

注意事项

  • 记得导入<objc/runtime.h>
  • 添加成员变量class_addIvar必须在objc_registerClassPair前，因为注册到内存时ro已经确定了，不能再往ivars添加（同第四个面试题）
  • 添加属性变量class_addProperty可以在注册内存前后，因为是往rw中添加的
  • class_addProperty中“属性的属性”——nonatomic/copy是根据属性的类型变化而变化的
  • class_addProperty不会自动生成setter和getter方法，因此直接调用KVC会崩溃

不只可以通过KVC打印来检验，也可以下断点查看ro、rw的结构来检验

关联对象分析

实则是为了解决分类创建属性的问题

分类直接添加属性的后果

  • 编译会出现警告：没有setter方法和getter方法
  • 运行会报错：-[FXPerson setName:]: unrecognized selector sent to instance 0x100f61180’

为什么不能直接添加属性

Category在runtime中是用一个结构体表示的：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
struct category_t {
    const char *name;
    classref_t cls;
    struct method_list_t *instanceMethods;
    struct method_list_t *classMethods;
    struct protocol_list_t *protocols;
    struct property_list_t *instanceProperties;
    // Fields below this point are not always present on disk.
    struct property_list_t *_classProperties;
    ...
};

里面虽然可以添加属性变量，但是这些properties并不会自动生成Ivar，也就是不会有 @synthesize的作用，dyld加载期间，这些分类会被加载并patch到相应的类中。这是一个动态过程，Ivar不能动态添加.

解决方案

手动实现setter、getter方法，关联对象

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

- (void)setName:(NSString *)name {
    /**
    参数一：id object : 给哪个对象添加属性，这里要给自己添加属性，用self。
    参数二：void * == id key : 属性名，根据key获取关联对象的属性的值，在objc_getAssociatedObject中通过次key获得属性的值并返回。
    参数三：id value : 关联的值，也就是set方法传入的值给属性去保存。
    参数四：objc_AssociationPolicy policy : 策略，属性以什么形式保存。
    */
    objc_setAssociatedObject(self, @"name", name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

- (NSString *)name {
    /**
    参数一：id object : 获取哪个对象里面的关联的属性。
    参数二：void * == id key : 什么属性，与objc_setAssociatedObject中的key相对应，即通过key值取出value。
    */
    return objc_getAssociatedObject(self, @"name");
}

关联对象原理

setter方法——objc_setAssociatedObject分析

苹果设计接口时往往会加个中间层——即使底层实现逻辑发生变化也不会影响到对外接口

1
2
3
void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy) {
    _object_set_associative_reference(object, (void *)key, value, policy);
}

跟进去看看_object_set_associative_reference实现

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
void _object_set_associative_reference(id object, void *key, id value, uintptr_t policy) {
    // This code used to work when nil was passed for object and key. Some code
    // probably relies on that to not crash. Check and handle it explicitly.
    // rdar://problem/44094390
    if (!object && !value) return;

    assert(object);

    if (object->getIsa()->forbidsAssociatedObjects())
        _objc_fatal("objc_setAssociatedObject called on instance (%p) of class %s which does not allow associated objects", object, object_getClassName(object));

    // retain the new value (if any) outside the lock.
    // 在锁之外保留新值（如果有）。
    ObjcAssociation old_association(0, nil);
    // acquireValue会对retain和copy进行操作，
    id new_value = value ? acquireValue(value, policy) : nil;
    {
        // 关联对象的管理类
        AssociationsManager manager;
        // 获取关联的 HashMap -> 存储当前关联对象
        AssociationsHashMap &associations(manager.associations());
        // 对当前的对象的地址做按位去反操作 - 就是 HashMap 的key (哈希函数)
        disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);
        if (new_value) {
            // break any existing association.
            // 获取 AssociationsHashMap 的迭代器 - (对象的) 进行遍历
            AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
            if (i != associations.end()) {
                // secondary table exists
                ObjectAssociationMap *refs = i->second;
                // 根据key去获取关联属性的迭代器
                ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
                if (j != refs->end()) {
                    old_association = j->second;
                    // 替换设置新值
                    j->second = ObjcAssociation(policy, new_value);
                } else {
                    // 到最后了 - 直接设置新值
                    (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
                }
            } else {
                // create the new association (first time).
                // 如果AssociationsHashMap从没有对象的关联信息表，
                // 那么就创建一个map并通过传入的key把value存进去
                ObjectAssociationMap *refs = new ObjectAssociationMap;
                associations[disguised_object] = refs;
                (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
                object->setHasAssociatedObjects();
            }
        } else {
            // setting the association to nil breaks the association.
            // 如果传入的value是nil，并且之前使用相同的key存储过关联对象，
            // 那么就把这个关联的value移除（这也是为什么传入nil对象能够把对象的关联value移除）
            AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
            if (i !=  associations.end()) {
                ObjectAssociationMap *refs = i->second;
                ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
                if (j != refs->end()) {
                    old_association = j->second;
                    refs->erase(j);
                }
            }
        }
    }
    // release the old value (outside of the lock).
    // 最后把之前使用传入的这个key存储的关联的value释放（OBJC_ASSOCIATION_SETTER_RETAIN策略存储的）
    if (old_association.hasValue()) ReleaseValue()(old_association);
}

  • ObjcAssociation old_association(0, nil)处理传进来的值得到new_value

  • 获取到管理所有关联对象的hashmap总表的管理者AssociationsManager，然后拿到hashmap总表AssociationsHashMap

  • DISGUISE(object)对关联对象的地址进行取反操作得到哈希表对应的下标index

  • 如果new_value为空（即对属性赋值为nil）就直接找到相应的表进行删除

  • 如果new_value不为空，就拿到总表的迭代器通过拿到的下标index进行遍历查找；如果找到管理对象的关联属性哈希map表，然后再通过key去遍历取值

    • 如果取到了，就先把新值设置到key上，再将旧值释放掉
    • 如果没取到，就直接将新值设置在key上

getter方法——objc_getAssociatedObject分析

1
2
3
id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key) {
    return _object_get_associative_reference(object, (void *)key);
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
id _object_get_associative_reference(id object, void *key) {
    id value = nil;
    uintptr_t policy = OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN;
    {
        // 关联对象的管理类
        AssociationsManager manager;
        AssociationsHashMap &associations(manager.associations());
        // 生成伪装地址。处理参数 object 地址
        disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);
        // 所有对象的额迭代器
        AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
        if (i != associations.end()) {
            ObjectAssociationMap *refs = i->second;
            // 内部对象的迭代器
            ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
            if (j != refs->end()) {
                // 找到 - 把值和策略读取出来
                ObjcAssociation &entry = j->second;
                value = entry.value();
                policy = entry.policy();
                // OBJC_ASSOCIATION_GETTER_RETAIN - 就会持有一下
                if (policy & OBJC_ASSOCIATION_GETTER_RETAIN) {
                    objc_retain(value);
                }
            }
        }
    }
    if (value && (policy & OBJC_ASSOCIATION_GETTER_AUTORELEASE)) {
        objc_autorelease(value);
    }
    return value;
}

weak置空原理

在weak一行打下断点运行项目

1
2
3
4
5
6
7
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        FXPerson *person = [[FXPerson alloc] init];
        id __weak person = object;
    }
    return 0;
}

Xcode菜单栏Debug->Debug Workflow->Always show Disassembly打上勾查看汇编——汇编代码会来到libobjc库的objc_initWeak

app weak置空原理

weak创建过程

objc_initWeak

  • location：表示__weak指针的地址（我们研究的就是__weak指针指向的内容怎么置为nil）

  • newObj：所引用的对象，即例子中的person

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
id objc_initWeak(id *location, id newObj)
{
    if (!newObj) {
        *location = nil;
        return nil;
    }

    return storeWeak<DontHaveOld, DoHaveNew, DoCrashIfDeallocating>
        (location, (objc_object*)newObj);
}

method swizzing坑点

Runloop

  • Runloop和线程是什么关系？

    • 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象，其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里；主线程的RunLoop已经自动创建，子线程的RunLoop需要主动创建；RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

  • Runloop的mode作用是什么？

    • 指定事件在运行循环中的优先级的，线程的运行需要不同的模式，去响应各种不同的事件，去处理不同情境模式。(比如可以优化tableview的时候可以设置UITrackingRunLoopMode下不进行一些操作，比如设置图片等。)

  • 以+scheduledTimerWithTimeInterval:的方式触发的timer，在滑动页面上的列表时，timer会暂停回调， 为什么？

    • 滑动scrollView时，主线程的RunLoop会切换到UITrackingRunLoopMode这个Mode，执行的也是UITrackingRunLoopMode下的任务（Mode中的item），而timer是添加在NSDefaultRunLoopMode下的，所以timer任务并不会执行，只有当UITrackingRunLoopMode的任务执行完毕，runloop切换到NSDefaultRunLoopMode后，才会继续执行timer。

  • 如何解决在滑动页面上的列表时，timer会暂停回调？

    • 将Timer放到NSRunLoopCommonModes中执行即可

      • [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

      • [[NSRunLoop currentRunLoop] run];

  • NSTimer使用时需要注意什么？

    • 注意timer添加到runloop时应该设置为什么mode
    • 注意timer在不需要时，一定要调用invalidate方法使定时器失效，否则得不到释放

  • RunLoop 有哪些应用？

    • 常驻内存、AutoreleasePool 自动释放池

  • AutoreleasePool 和 RunLoop 有什么联系？

    iOS应用启动后会注册两个 Observer 管理和维护 AutoreleasePool。应用程序刚刚启动时默认注册了很多个Observer，其中有两个Observer的 callout 都是 _ wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler，这两个是和自动释放池相关的两个监听。

    • 第一个 Observer 会监听 RunLoop 的进入，它会回调objc_autoreleasePoolPush() 向当前的 AutoreleasePoolPage 增加一个哨兵对象标志创建自动释放池。这个 Observer 的 order 是 -2147483647 优先级最高，确保发生在所有回调操作之前。

    • 第二个 Observer 会监听 RunLoop 的进入休眠和即将退出 RunLoop 两种状态，在即将进入休眠时会调用 objc_autoreleasePoolPop() 和 objc_autoreleasePoolPush() 根据情况从最新加入的对象一直往前清理直到遇到哨兵对象。而在即将退出 RunLoop 时会调用objc_autoreleasePoolPop() 释放自动自动释放池内对象。这个Observer 的 order 是 2147483647 ，优先级最低，确保发生在所有回调操作之后。

Block

多线程

内存管理

计算机系统题

数据结构&算法题

性能优化

设计模式

核心动画

SWIFT

Flutter

iOS 面试题

算法

main 函数之前做了什么

APP优化

坚持原创技术分享，您的支持将鼓励我继续创作！

欢迎关注我的其它发布渠道