2020年阿里、字节:一套高效的iOS面试题

 2020-05-30 

runtime相关(参考源码objc-runtime或objc4)

结构模型

1、介绍下runtime的内存模型(isa、对象、类、metaclass、结构体的存储信息等)

对象:OC中的对象指向的是一个objc_object指针类型,typedef struct objc_object *id;从它的结构体中可以看出,它包括一个isa指针,指向的是这个对象的类对象,一个对象实例就是通过这个isa找到它自己的Class,而这个Class中存储的就是这个实例的方法列表、属性列表、成员变量列表等相关信息的。

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/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

类:在OC中的类是用Class来表示的,实际上它指向的是一个objc_class的指针类型,typedef struct objc_class *Class;对应的结构体如下:

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struct objc_class {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class _Nullable super_class                              OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char * _Nonnull name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                  OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

}

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从结构体中定义的变量可知,OC的Class类型包括如下数据(即:元数据metadata):super_class(父类类对象);name(类对象的名称);version、info(版本和相关信息);instance_size(实例内存大小);ivars(实例变量列表);methodLists(方法列表);cache(缓存);protocols(实现的协议列表);

当然也包括一个isa指针,这说明Class也是一个对象类型,所以我们称之为类对象,这里的isa指向的是元类对象(metaclass),元类中保存了创建类对象(Class)的类方法的全部信息。

以下图中可以清楚的了解到OC对象、类、元类之间的关系

从图中可知,最终的基类(NSObject)的元类对象isa指向的是自己本身,从而形成一个闭环。

元类(Meta Class):是一个类对象的类,即:Class的类,这里保存了类方法等相关信息。

我们再看一下类对象中存储的方法、属性、成员变量等信息的结构体

objc_ivar_list:存储了类的成员变量,可以通过object_getIvar或class_copyIvarList获取;另外这两个方法是用来获取类的属性列表的class_getProperty和class_copyPropertyList,属性和成员变量是有区别的。

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struct objc_ivar {
    char * _Nullable ivar_name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nullable ivar_type                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    int ivar_offset                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}                                                            OBJC2_UNAVAILABLE;

struct objc_ivar_list {
    int ivar_count                                           OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_ivar ivar_list[1]                            OBJC2_UNAVAILABLE;
}

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objc_method_list:存储了类的方法列表,可以通过class_copyMethodList获取。

结构体如下:

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struct objc_method {
    SEL _Nonnull method_name                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nullable method_types                            OBJC2_UNAVAILABLE;
    IMP _Nonnull method_imp                                  OBJC2_UNAVAILABLE;
}                                                            OBJC2_UNAVAILABLE;

struct objc_method_list {
    struct objc_method_list * _Nullable obsolete             OBJC2_UNAVAILABLE;

    int method_count                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_method method_list[1]                        OBJC2_UNAVAILABLE;
}

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objc_protocol_list:储存了类的协议列表,可以通过class_copyProtocolList获取。

结构体如下:

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struct objc_protocol_list {
    struct objc_protocol_list * _Nullable next;
    long count;
    __unsafe_unretained Protocol * _Nullable list[1];
};

2、为什么要设计metaclass

metaclass代表的是类对象的对象,它存储了类的类方法,它的目的是将实例和类的相关方法列表以及构建信息区分开来,方便各司其职,符合单一职责设计原则。

具体可以参考这篇文章

3、class_copyIvarList & class_copyPropertyList区别

class_copyIvarList:获取的是类的成员变量列表,即:@interface{中声明的变量}

class_copyPropertyList:获取的是类的属性列表,即:通过@property声明的属性

4、class_rw_tclass_ro_t 的区别

class_rw_t:代表的是可读写的内存区,这块区域中存储的数据是可以更改的。

class_ro_t:代表的是只读的内存区,这块区域中存储的数据是不可以更改的。

OC对象中存储的属性、方法、遵循的协议数据其实被存储在这两块儿内存区域的,而我们通过runtime动态修改类的方法时,是修改在class_rw_t区域中存储的方法列表。

参考这篇文章

5、category如何被加载的,两个category的load方法的加载顺序,两个category的同名方法的加载顺序

category的加载是在运行时发生的,加载过程是,把category的实例方法、属性、协议添加到类对象上。把category的类方法、属性、协议添加到metaclass上。

category的load方法执行顺序是根据类的编译顺序决定的,即:xcode中的Build Phases中的Compile Sources中的文件从上到下的顺序加载的。

category并不会替换掉同名的方法的,也就是说如果 category 和原来类都有 methodA,那么 category 附加完成之后,类的方法列表里会有两个 methodA,并且category添加的methodA会排在原有类的methodA的前面,因此如果存在category的同名方法,那么在调用的时候,则会先找到最后一个编译的 category 里的对应方法。

参考这篇文章

6、category & extension区别,能给NSObject添加Extension吗,结果如何?

category:分类

  • 给类添加新的方法
  • 不能给类添加成员变量
  • 通过@property定义的变量,只能生成对应的getter和setter的方法声明,但是不能实现getter和setter方法,同时也不能生成带下划线的成员属性
  • 是运行期决定的

注意:为什么不能添加属性,原因就是category是运行期决定的,在运行期类的内存布局已经确定,如果添加实例变量会破坏类的内存布局,会产生意想不到的错误。

extension:扩展

  • 可以给类添加成员变量,但是是私有的
  • 可以給类添加方法,但是是私有的
  • 添加的属性和方法是类的一部分,在编译期就决定的。在编译器和头文件的@interface和实现文件里的@implement一起形成了一个完整的类。
  • 伴随着类的产生而产生,也随着类的消失而消失
  • 必须有类的源码才可以给类添加extension,所以对于系统一些类,如nsstring,就无法添加类扩展

不能给NSObject添加Extension,因为在extension中添加的方法或属性必须在源类的文件的.m文件中实现才可以,即:你必须有一个类的源码才能添加一个类的extension。

7、消息转发机制,消息转发机制和其他语言的消息机制优劣对比

消息转发机制:当接收者收到消息后,无法处理该消息时(即:找不到调用的方法SEL),就会启动消息转发机制,流程如下:

第一阶段:咨询接收者,询问它是否可以动态增加这个方法实现

第二阶段:在第一阶段中,接收者无法动态增加这个方法实现,那么系统将询问是否有其他对象可能执行该方法,如果可以,系统将转发给这个对象处理。

第三阶段:在第二阶段中,如果没有其他对象可以处理,那么系统将该消息相关的细节封装成NSInvocation对象,再给接收者最后一次机会,如果这里仍然无法处理,接收者将收到doesNotRecognizeSelector方法调用,此时程序将crash。

具体方法如下:

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// 第一阶段 咨询接收者是否可以动态添加方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)selector //处理的是类方法

// 第二阶段:询问是否有其他对象可以处理
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)selector

// 第三阶段
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation

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参考这篇文章

8、在方法调用的时候,方法查询-> 动态解析-> 消息转发 之前做了什么

OC中的方法调用,编译后的代码最终都会转成objc_msgSend(id , SEL, ...)方法进行调用,这个方法第一个参数是一个消息接收者对象,runtime通过这个对象的isa指针找到这个对象的类对象,从类对象中的cache中查找是否存在SEL对应的IMP,若不存在,则会在 method_list中查找,如果还是没找到,则会到supper_class中查找,仍然没找到的话,就会调用_objc_msgForward(id, SEL, ...)进行消息转发。

9、IMPSELMethod的区别和使用场景

IMP:是方法的实现,即:一段c函数

SEL:是方法名

Method:是objc_method类型指针,它是一个结构体,如下:

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struct objc_method {
    SEL _Nonnull method_name                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nullable method_types                            OBJC2_UNAVAILABLE;
    IMP _Nonnull method_imp                                  OBJC2_UNAVAILABLE;
}

使用场景:

实现类的swizzle的时候会用到,通过class_getInstanceMethod(class, SEL)来获取类的方法Method,其中用到了SEL作为方法名

调用method_exchangeImplementations(Method1, Method2)进行方法交换

我们还可以给类动态添加方法,此时我们需要调用class_addMethod(Class, SEL, IMP, types),该方法需要我们传递一个方法的实现函数IMP,例如:

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static void funcName(id receiver, SEL cmd, 方法参数...) {
   // 方法具体的实现  
}

函数第一个参数:方法接收者,第二个参数:调用的方法名SEL,方法对应的参数,这个顺序是固定的。

10、loadinitialize方法的区别什么?在继承关系中他们有什么区别

load:当类被装载的时候被调用,只调用一次

  • 调用方式并不是采用runtime的objc_msgSend方式调用的,而是直接采用函数的内存地址直接调用的
  • 多个类的load调用顺序,是依赖于compile sources中的文件顺序决定的,根据文件从上到下的顺序调用
  • 子类和父类同时实现load的方法时,父类的方法先被调用
  • 本类与category的调用顺序是,优先调用本类的(注意:category是在最后被装载的)
  • 多个category,每个load都会被调用(这也是load的调用方式不是采用objc_msgSend的方式调用的),同样按照compile sources中的顺序调用的
  • load是被动调用的,在类装载时调用的,不需要手动触发调用

注意:当存在继承关系的两个文件时,不管父类文件是否排在子类或其他文件的前面,都是优先调用父类的,然后调用子类的。

例如:compile sources中的文件顺序如下:SubB、SubA、A、B,load的调用顺序是:B、SubB、A、SubA。

分析:SubB是排在compile sources中的第一个,所以应当第一个被调用,但是SubB继承自B,所以按照优先调用父类的原则,B先被调用,然后是SubB,A、SubA。

第二种情况:compile sources中的文件顺序如下:B、SubA、SubB、A,load调用顺序是:B、A、SubA、SubB,这里我给大家画个图梳理一下:

initialize:当类或子类第一次收到消息时被调用(即:静态方法或实例方法第一次被调用,也就是这个类第一次被用到的时候),只调用一次

  • 调用方式是通过runtime的objc_msgSend的方式调用的,此时所有的类都已经装载完毕
  • 子类和父类同时实现initialize,父类的先被调用,然后调用子类的
  • 本类与category同时实现initialize,category会覆盖本类的方法,只调用category的initialize一次(这也说明initialize的调用方式采用objc_msgSend的方式调用的)
  • initialize是主动调用的,只有当类第一次被用到的时候才会触发

参考这篇文章

内存管理

1、weak的实现原理?SideTable的结构是什么样的

weak:其实是一个hash表结构,其中的key是所指对象的地址,value是weak的指针数组,weak表示的是弱引用,不会对对象引用计数+1,当引用的对象被释放的时候,其值被自动设置为nil,一般用于解决循环引用的。

weak的实现原理

1、初始化时:runtime会调用objc_initWeak函数,初始化一个新的weak指针指向对象的地址。

2、添加引用时:objc_initWeak函数会调用 objc_storeWeak() 函数, objc_storeWeak() 的作用是更新指针指向,创建对应的弱引用表。

3、释放时,调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先根据对象地址获取所有weak指针地址的数组,然后遍历这个数组把其中的数据设为nil,最后把这个entry从weak表中删除,最后清理对象的记录。

SideTable的结构如下:

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struct SideTable {
// 保证原子操作的自旋锁
    spinlock_t slock;
    // 引用计数的 hash 表
    RefcountMap refcnts;
    // weak 引用全局 hash 表
    weak_table_t weak_table;
}

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参考这篇文章

2、关联对象的应用?系统如何实现关联对象的?

应用:

  • 可以在不改变类的源码的情况下,为类添加实例变量(注意:这里指的实例变量,并不是真正的属于类的实例变量,而是一个关联值变量)
  • 结合category使用,为类扩展存储属性。

关联对象实现原理:

关联对象的值实际上是通过AssociationsManager对象负责管理的,这个对象里有个AssociationsHashMap静态表,用来存储对象的关联值的,关于AssociationsHashMap存储的数据结构如下:

AssociationsHashMap:

------添加属性对象的指针地址(key):ObjectAssociationMap(value:所有关联值对象)

ObjectAssociationMap:

------关联值的key:关联值的value

具体runtime的方法实现请参考这篇文章

3、关联对象的如何进行内存管理的?关联对象如何实现weak属性?

内存管理方面是通过在赋值的时候设置一个policy,根据这个policy的类型对设置的对象进行retain/copy等操作。

当policy为OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN的时候,设置的关联值将是以weak的方式进行内存管理的。

这个题跟上面的问题差不多,可以参考上面的那篇文章。

4、Autoreleasepool的原理?所使用的的数据结构是什么?

自动释放池是一个 AutoreleasePoolPage 组成的一个page是4096字节大小,每个 AutoreleasePoolPage 以双向链表连接起来形成一个自动释放池

pop 时是传入边界对象,然后对page 中的对象发送release 的消息

AutoreleasePool的释放有如下两种情况:

  • 一种是Autorelease对象是在当前的runloop迭代结束时释放的,而它能够释放的原因是系统在每个runloop迭代中都加入了自动释放池Push和Pop。
  • 手动调用AutoreleasePool的释放方法(drain方法)来销毁AutoreleasePool或者@autoreleasepool{}执行完释放

参考这篇文章

5、ARC的实现原理?ARC下对retain & release做了哪些优化?

参考这篇文章

6、ARC下哪些情况会造成内存泄漏?

  • block中的循环引用
  • NSTimer的循环引用
  • addObserver的循环引用
  • delegate的强引用
  • 大次数循环内存爆涨
  • 非OC对象的内存处理(需手动释放)

参考这篇文章

其他

1、Method Swizzle注意事项?

  • 如果是通过method_exchangeImplements()方法实现swizzle的话,需要考虑调用时机,弄不好会出现无效的swizzle
  • 在调用method_exchangeImplements函数之前,我们需要确保传入的Method,确保有实现IMP

针对method_exchangeImplements函数的副作用,我们可以结合method_setImplementation实现方法swizzle即可。

参考这篇文章

2、属性修饰符atomic的内部实现是怎么样的?能保证线程安全吗?

atomic实际上是为成员变量的setter方法自动添加了一个自旋锁,确保属性的赋值的原子性。

不能保证线程安全,因为atomic只是对setter方法加锁,getter并没有加锁

参考这篇文章

3、iOS 中内省的几个方法有哪些?内部实现原理是什么?

实现内省的方法包括:

  • isKindOfClass:Class
  • isMemberOfClass:Class
  • respondToSelector:selector
  • conformsToProtocol:protocol

实现原理:以上方法的实现原理都是运用runtime的相关函数实现的。

参考这篇文章,以及oc类的数据结构

4、class、objc_getClass、object_getclass 方法有什么区别?

objc_getClass:参数是类名的字符串,返回的就是这个类的类对象;

object_getClass:参数是id类型,它返回的是这个id的isa指针所指向的Class,如果传参是Class,则返回该Class的metaClass

[obj class]:则分两种情况:一是当obj为实例对象时,[obj class]中class是实例方法:- (Class)class,返回的obj对象中的isa指针;二是当obj为类对象(包括元类和根类以及根元类)时,调用的是类方法:+ (Class)class,返回的结果为其本身。

NSNotification相关

相关参考

1、实现原理(结构设计、通知如何存储的、name&observer&SEL之间的关系等)

参考这篇文章

2、通知的发送是同步的,还是异步的?

同步的

3、NSNotificationCenter接收消息和发送消息是在一个线程里吗?如何异步发送消息?

通知的接收和发送是在一个线程里

实际上发送通知都是同步的,不存在异步操作。而所谓的异步发送,也就是延迟发送,在合适的实际发送。

实现异步发送:

  • 让通知的执行方法异步执行即可
  • 通过NSNotificationQueue,将通知添加到队列当中,立即将控制权返回给调用者,在合适的时机发送通知,从而不会阻塞当前的调用

参考这篇文章

4、NSNotificationQueue是异步还是同步发送?在哪个线程响应?

NSPostingStyle的值为:

  • NSPostWhenIdle和NSPostASAP:异步发送
  • NSPostNow:同步发送

响应线程:

默认情况是在主线程中响应的,倘若在调用enqueueNotification将通知添加到队列中时,是在子线程中完成的,那么,响应也会在这个子线程中。

5、NSNotificationQueuerunloop的关系

NSNotificationQueue将通知添加到队列中时,其中postringStyle参数就是定义通知调用和runloop状态之间关系。

该参数的三个可选参数:

  • NSPostWhenIdle:runloop空闲的时候回调通知方法
  • NSPostASAP:runloop在执行timer事件或sources事件完成的时候回调通知方法
  • NSPostNow:runloop立即回调通知方法

参考这篇文章

6、如何保证通知接收的线程在主线程?

有以下两种方案

  • 使用addObserverForName: object: queue: usingBlock方法注册通知,指定在mainqueue上响应block
  • 通过在主线程的runloop中添加machPort,设置这个port的delegate,通过这个Port其他线程可以跟主线程通信,在这个port的代理回调中执行的代码肯定在主线程中运行,所以,在这里调用NSNotificationCenter发送通知即可,参考这篇文章

7、页面销毁时不移除通知会崩溃吗?

  • iOS9.0之前,会crash,原因:通知中心对观察者的引用是unsafe_unretained,导致当观察者释放的时候,观察者的指针值并不为nil,出现野指针。
  • iOS9.0之后,不会crash,原因:通知中心对观察者的引用是weak。

8、多次添加同一个通知会是什么结果?多次移除通知呢?

多次添加同一个通知,会导致发送一次这个通知的时候,响应多次通知回调。

多次移除通知不会产生crash。

9、下面的方式能接收到通知吗?为什么?

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// 发送通知
[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(handleNotification:) name:@"TestNotification" object:@1];
// 接收通知
[NSNotificationCenter.defaultCenter postNotificationName:@"TestNotification" object:nil];

不能

需要了解通知中心存储通知观察者的结构了,具体如下:

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// 根容器,NSNotificationCenter持有
typedef struct NCTbl {
  Observation        *wildcard;    /* 链表结构,保存既没有name也没有object的通知 */
  GSIMapTable        nameless;    /* 存储没有name但是有object的通知    */
  GSIMapTable        named;        /* 存储带有name的通知,不管有没有object    */
    ...
} NCTable;

// Observation 存储观察者和响应结构体,基本的存储单元
typedef    struct    Obs {
  id        observer;    /* 观察者,接收通知的对象    */
  SEL        selector;    /* 响应方法        */
  struct Obs    *next;        /* Next item in linked list.    */
  ...
} Observation;

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nameless与named的具体数据结构如下:

如上图所示,当添加通知监听的时候,我们传入了name和object,所以,观察者的存储链表是这样的:

named表:key(name):value->key(object):value(Observation)

因此在发送通知的时候,如果只传入name而并没有传入object,是找不到Observation的,也就不能执行观察者回调

Runloop & KVO

runloop

1、app如何接收到触摸事件的?

  1. 首先,手机中处理触摸事件的是硬件系统进程 ,当硬件系统进程识别到触摸事件后,会将这个事件进行封装,并通过machPort,将封装的事件发送给当前活跃的APP进程。
  2. 由于APP的主线程中runloop注册了这个machPort端口,就是用于接收处理这个事件的,所以这里APP收到这个消息后,开始寻找响应链。
  3. 寻找到响应链后,开始分发事件,它会优先发送给手势集合,来过滤这个事件,一旦手势集合中其中一个手势识别了这个事件,那么这个事件将不会发送给响应链对象。
  4. 手势没有识别到这个事件,事件将会发送给响应链对象UIResponser。

参考这篇文章

2、为什么只有主线程的runloop是开启的?

app启动前会调用main函数,具体如下:

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int main(int argc, char * argv[]) {
    NSString * appDelegateClassName;
    @autoreleasepool {
        // Setup code that might create autoreleased objects goes here.
        appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
    }
    return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}

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mian函数中调用UIApplicationMain,这里会创建一个主线程,用于UI处理,为了让程序可以一直运行,所以在主线程中开启一个runloop,让主线程常驻。

3、为什么只在主线程刷新UI?

UIKit并不是一个 线程安全的类,UI操作涉及到渲染访问各种View对象的属性,如果异步操作下会存在读写问题,而为其加锁则会耗费大量资源并拖慢运行速度。另一方面因为整个程序的起点UIApplication是在主线程进行初始化,所有的用户事件都是在主线程上进行传递(如点击、拖动),所以view只能在主线程上才能对事件进行响应。而在渲染方面由于图像的渲染需要以60帧的刷新率在屏幕上 同时更新,在非主线程异步化的情况下无法确定这个处理过程能够实现同步更新。

参考这篇文章

4、PerformSelectorrunloop的关系。

当调用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 后,实际上其内部会创建一个 Timer 并添加到当前线程的 RunLoop 中。所以如果当前线程没有 RunLoop,则这个方法会失效。

当调用 performSelector:onThread: 时,实际上其会创建一个 Timer 加到对应的线程去,同样的,如果对应线程没有 RunLoop 该方法也会失效。

参考这篇文章

5、如何使线程保活?

  • 在NSThread执行的方法中添加while(true){},这样是模拟runloop的运行原理,结合GCD的信号量,在{}中处理任务。参考这篇文章
  • 采用runloop的方式。参考这篇文章

KVO

1、实现原理。

在给对象A的属性name添加KVO观察者的时候,runtime会动态创建一个类B,这个类B继承自类A,并且重写了父类的属性name的setter方法,在重写的方法中,在给name成员变量赋值的前后,分别通知调用观察者回调。

参考这篇文章

2、如何手动关闭kvo?

  • 重写被观察对象的automaticallyNotifiesObserversForKey方法,返回NO
  • 重写automaticallyNotifiesObserversOf,返回NO

注意:关闭kvo后,需要手动在赋值前后添加willChangeValueForKey和didChangeValueForKey,才可以收到观察通知。

参考这篇文章

3、通过KVC修改属性会触发KVO么?

4、哪些情况下使用kvo会崩溃,怎么防护崩溃?

  • removeObserver一个未注册的keyPath,导致错误:Cannot remove an observer A for the key path "str",because it is not registered as an observer.

解决办法:根据实际情况,增加一个添加keyPath的标记,在dealloc中根据这个标记,删除观察者。

  • 添加的观察者已经销毁,但是并未移除这个观察者,当下次这个观察的keyPath发生变化时,kvo中的观察者的引用变成了野指针,导致crash。

解决办法:在观察者即将销毁的时候,先移除这个观察者。

其实还可以将观察者observer委托给另一个类去完成,这个类弱引用被观察者,当这个类销毁的时候,移除观察者对象,参考KVOController。

5、kvo的优缺点?

缺点补充:

  • 只能通过重写 -observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法来获得通知。
  • 不同通过指定selector的方式获取通知。
  • 不能通过block的方式获取通知。

参考这篇文章

Block

1、block的内部实现,结构体是什么样的?

block的结构体如下:

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struct Block_literal_1 {
    void *isa; // initialized to &_NSConcreteStackBlock or &_NSConcreteGlobalBlock
    int flags;
    int reserved;
    void (*invoke)(void *, ...);
    struct Block_descriptor_1 {
    unsigned long int reserved;         // NULL
        unsigned long int size;         // sizeof(struct Block_literal_1)
        // optional helper functions
        void (*copy_helper)(void *dst, void *src);     // IFF (1<<25)
        void (*dispose_helper)(void *src);             // IFF (1<<25)
        // required ABI.2010.3.16
        const char *signature;                         // IFF (1<<30)
    } *descriptor;
    // imported variables
};

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isa:由此可知,block也是一个对象类型,具体类型包括_NSConcreteGlobalBlock、_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteMallocBlock。

flags:block 的负载信息(引用计数和类型信息),按位存储,也可以获取block版本兼容的相关信息。以下是flags按bit位取与的所有可能值:

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enum {
    // Set to true on blocks that have captures (and thus are not true
    // global blocks) but are known not to escape for various other
    // reasons. For backward compatibility with old runtimes, whenever
    // BLOCK_IS_NOESCAPE is set, BLOCK_IS_GLOBAL is set too. Copying a
    // non-escaping block returns the original block and releasing such a
    // block is a no-op, which is exactly how global blocks are handled.
    BLOCK_IS_NOESCAPE      =  (1 << 23),

    BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE =  (1 << 25),
    BLOCK_HAS_CTOR =          (1 << 26), // helpers have C++ code
    BLOCK_IS_GLOBAL =         (1 << 28),
    BLOCK_HAS_STRET =         (1 << 29), // IFF BLOCK_HAS_SIGNATURE
    BLOCK_HAS_SIGNATURE =     (1 << 30),
};

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switch (flags & (3<<29)) {
  case (0<<29):      10.6.ABI, no signature field available
  case (1<<29):      10.6.ABI, no signature field available
  case (2<<29): ABI.2010.3.16, regular calling convention, presence of signature field
  case (3<<29): ABI.2010.3.16, stret calling convention, presence of signature field,
}

由此可知:当flags & (3<<29) is BLOCK_HAS_COPY_DISPOSE的时候,才会有copy_helper和dispose_helper函数指针。

invoke:是block具体实现函数指针地址,可以通过此地址直接调用block。

Block_descriptor_1:block的描述文内容,它包括如下:

size:block所占的内存大小

copy_helper:copy函数指针(不同版本不一定存在)

dispose_helper:dispose函数指针(不同版本不一定存在)

signature:block的实现函数的签名(不同版本不一定存在),可以通过此指针获取block的参数内容描述、返回值内容描述等

获取block的方法签名,可以参考这篇文章

2、block是类吗,有哪些类型?

从block的结构体中可知,block同样也有一个isa指针,所以block也是一个类,它的类型包括:

  • _NSConcreteGlobalBlock
  • _NSConcreteStackBlock
  • _NSConcreteMallocBlock

3、一个int变量被 __block 修饰与否的区别?block的变量截获?

没有被__block修饰的int,block体中对这个变量的引用是值拷贝,在block中是不能被修改的。

通过__block修饰的int,block体中对这个变量的引用是指针拷贝,它会生成一个结构体,复制这个变量的指针引用,从而达到可以修改变量的作用。

关于block的变量截获:

block会将block体内引用外部变量的变量进行拷贝,将其拷贝到block的数据结构中,从而可以在block体内访问或修改外部变量。

外部变量未被__block修饰时,block数据结构中捕获的是外部变量的值,通过__block修饰时,则捕获的是对外部变量的指针引用。

注意:block内部访问全局变量时,全局变量不会被捕获到block数据结构中。

举个栗子:

未被__block修饰的情况

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int param = 1;
int a = param; // 没用__block修饰的时候,block内部捕获的外部变量
[self updateInt:a];
NSLog(@"----:%@", @(param));// 这里输出:1

// 没用__block修饰的时候,block内部实现如下
- (void)updateInt:(int)a{
    a = 2;// 此时对外部变量修改是无效的
}

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被__block修饰的情况

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int param = 1;
int *a = &param; // 用__block修饰的时候,block内部捕获的外部变量,是外部变量的指针
[self updateInt:a];
NSLog(@"----:%@", @(param));// 这里输出:2


// 用__block修饰的时候,block内部实现如下
- (void)updateInt:(int *)a{
    *a = 2;// 此时对外部变量修改是有效的
}

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参考这篇文章

4、block在修改NSMutableArray,需不需要添加__block?

  • 如果修改的是NSMutableArray的存储内容的话,是不需要添加__block修饰的。
  • 如果修改的是NSMutableArray对象的本身,那必须添加__block修饰。

参考block的变量捕获。

5、block怎么进行内存管理的?

block按照内存分布,分三种类型:全局内存中的block、栈内存中的block、堆内存中的block。

在MRC和ARC下block的分布情况不一样

MRC下:

当block内部引用全局变量或者不引用任何外部变量时,该block是在全局内存中的。

当block内部引用了外部的非全局变量的时候,该block是在栈内存中的。

当栈中的block进行copy操作时,会将block拷贝到堆内存中。

通过__block修饰的变量,不会对其应用计数+1,不会造成循环引用。

ARC下:

当block内部引用全局变量或者不引用任何外部变量时,该block是在全局内存中的。

当block内部引用了外部的非全局变量的时候,该block是在堆内存中的。

也就是说,ARC下只存在全局block和堆block。

通过__block修饰的变量,在block内部依然会对其引用计数+1,可能会造成循环引用。

通过__weak修饰的变量,在block内部不会对其引用计数+1,不会造成循环引用。

参考这篇文章

6、block可以用strong修饰吗?

在MRC环境中,是不可以的,strong修饰符会对修饰的变量进行retain操作,这样并不会将栈中的block拷贝到堆内存中,而执行的block是在堆内存中,所以用strong修饰的block会导致在执行的时候因为错误的内存地址,导致闪退。

在ARC环境中,是可以的,因为在ARC环境中的block只能在堆内存或全局内存中,因此不涉及到从栈拷贝到堆中的操作。

7、解决循环引用时为什么要用__strong、__weak修饰?

__weak修饰的变量,不会出现引用计数+1,也就不会造成block强持有外部变量,这样也就不会出现循环引用的问题了。

但是,我们的block内部执行的代码中,有可能是一个异步操作,或者延迟操作,此时引用的外部变量可能会变成nil,导致意想不到的问题,而我们在block内部通过__strong修饰这个变量时,block会在执行过程中强持有这个变量,此时这个变量也就不会出现nil的情况,当block执行完成后,这个变量也就会随之释放了。

8、block发生copy时机?

一般情况在ARC环境中,编译器将创建在栈中的block会自动拷贝到堆内存中,而block作为方法或函数的参数传递时,编译器不会做copy操作。

  • block作为方法或函数的返回值时,编译器会自动完成copy操作。
  • 当block赋值给通过strong或copy修饰的id或block类型的成员变量时。
  • 当 block 作为参数被传入方法名带有 usingBlock 的 Cocoa Framework 方法或 GCD 的 API 时。

9、Block访问对象类型的auto变量时,在ARC和MRC下有什么区别?

首先我们知道,在ARC下,栈区创建的block会自动copy到堆区;而MRC下,就不会自动拷贝了,需要我们手动调用copy函数。

我们再说说block的copy操作,当block从栈区copy到堆区的过程中,也会对block内部访问的外部变量进行处理,它会调用Block_object_assign函数对变量进行处理,根据外部变量是strong还会weak对block内部捕获的变量进行引用计数+1或-1,从而达到强引用或弱引用的作用。

因此

在ARC下,由于block被自动copy到了堆区,从而对外部的对象进行强引用,如果这个对象同样强引用这个block,就会形成循环引用。

在MRC下,由于访问的外部变量是auto修饰的,所以这个block属于栈区的,如果不对block手动进行copy操作,在运行完block的定义代码段后,block就会被释放,而由于没有进行copy操作,所以这个变量也不会经过Block_object_assign处理,也就不会对变量强引用。

简单说就是:

ARC下会对这个对象强引用,MRC下不会。

参考这篇文章