[iOS面试]第2章 Objective-C语言特性相关面试问题

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codeTao 5月 23, 2020

本文主讲Objective-C语言特性相关面试问题，包括分类、关联对象、扩展、代理、通知、KVO、 KVC、 属性关键字。

一、分类(Category)

什么是分类（category）?
Category是一个指向分类的结构体的指针，结构体主要包含分类定义的实例方法以及类方法

1、你用分类都做了哪些事？
(1)、声明私有方法
(2)、分解体积庞大的类文件
(3)、把Framework的私有方法公开

2、分类特点
(1)、运行时决议（运行时才会添加到宿主类）
在编写分类文件之后，并不会立即把分类中添加的内容添加到宿主类中，而是通过runtime把分类中的内容添加到宿主类中
(2)、可以为系统类添加分类

分类有多个的情况下，原有类以及每个分类都有同名的分类方法，最后哪个会生效？
答：通过源码分析，取决于编译器，最后一个参与编译的分类会生效。分类方法在runtime分配内存时会插在数组前列，在方法查找过程中，分类添加的方法会”覆盖“宿主类的同名方法(添加在，原方法依然存在)

3、分类中都可以添加哪些内容？
(1)、实例方法
(2)、类方法
(3)、协议
(4)、属性(只会生成set、get方法，不会生成成员变量)
可以写@property但并不会在分类中添加实例变量

分类结构体分析:
分类结构体

//objc-runtime-680版本
struct category_t {
    const char *name; //分类名
    classref_t cls;    //分类所属的类名
    //分类中所有给类添加的实例方法的列表
    struct method_list_t *instanceMethods;
    //分类中所有添加的类方法的列表
    struct method_list_t *classMethods;
    //分类实现的所有协议的列表
    struct protocol_list_t *protocols;
    //分类中添加的所有实例属性列表
    struct property_list_t *instanceProperties;
    // Fields below this point are not always present on disk.
    // struct property_list_t *_classProperties;

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return classMethods;
        else return instanceMethods;
    }

    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return nil;  //classProperties
        else return instanceProperties;
    }
};

可以看到，分类结构体中会引用其实例对象，类对象，协议以及实例属性的列表。
在加载中，系统会读取镜像加载分类文件并关联到他的宿主类中。

4、分类加载调用栈

加载中，分类的方法会“覆盖”原生类的方法，这里的覆盖并不是真正意义上的覆盖，而是将原类的方法在内存指针中后移，而分类方法会前移。不同分类所添加的同方法名的方法也会根据编译顺序而互相覆盖，最后被编译的分类方法将会“覆盖”掉之前编译的分类。
由于编译时，分类所拥有的方法会根据分类的名称对应存储在一个数组中，所以相同的分类名会造成编译时的报错。

5、源码分析
(1)、分类添加的方法可以”覆盖”原类方法。
(2)、同名分类方法谁能生效取决于编译顺序。最后被编译的分类最优先会生效
(3)、名字相同的分类会引起编译报错。

二、关联对象

1、能否给分类添加”成员变量”？
可以！可以写@property，原则上是不可以添加成员变量，但并没有在分类中添加实例变量。实际上可以通过关联对象associated object扩展属性。

//根据指定key 到object对象中获取key相对应的关联值,将关联值作为函数返回值,返回给调用方
id objc_getAssociatedObject(id object, const void * key)
//将key和value建立映射关系,将对应关系通过policy策略关联到对象object上面, 关联策略是告诉函数value是copy还是assign, retain形式关联到数组对象上
void objc_setAssociatedObject(id object, const void * key, id value, objc_AssociationPolicy policy)
//移除指定对象的所有的关联对象
void objc_removeAssociatedObjects(id object)

在分类中使用关联对象，可以使分类具有成员变量的效果。

2、关联对象的本质
分类添加的成员变量，添加到成员变量数组里面了吗？
(1)、关联对象由AssociationsManger管理，并在AssociationsHashMap存储。
(2)、所有对象的关联内容都在同一个全局容器中。

关联对象本质

图说明:
1>根据传入value (如 @”Hello”) 和policy 封装成ObjcAssociation结构
2> ObjcAssociation 和 key (如 @selector(text) ) 建立映射关系构成 ObjcAssociationMap
3> 由object的地址通过DISGUISE函数返回值生成key,
和所建立映射结构 ObjcAssociationMap 作为全局容器AssociationHashMap中 object 对应的value ,放到全局容器中

关联对象保存了需要关联实例的值，和引用规则，并使用键Key来指向关联对象，被关联对象作为key又指向了他自身的关联表。

关联对象本质2

3、源码分析

三、扩展

1、一般用扩展做什么？
(1)、声明私有属性
(2)、声明私有方法
(3)、声明私有成员变量

2、扩展特点？
(1)、编译时决议
(2)、只以声明的形式存在，多数情况下寄生于宿主类的.m中。
(3)、不能为系统类添加扩展。

问题： 扩展和类别的区别是什么？
从二者的特点来回答

四、代理(Delegate)

1>定义

1、准确的说是一种软件设计模式。代理设计模式
2、iOS当中以@protocol形式体现。
3、传递方式一对一。

2> 代理工作流程。

delegate的工作流程

  • 委托方要求协议声明需要的属性以及方法
  • 代理方遵循这个协议，并实现方法，可能返回处理结果
  • 委托方调用代理方遵从的方法，如有返回结果，接收并处理

3>代理遇到问题:

问题: 代理方和委托方以什么样的关系存在？应该注意什么问题？
答: 声明为weak规避循环引用（代理方强持有strong委托方 委托方需要有一个代理方的声明 声明weak）

代理weak声明

五、通知(NSNotification)

1、通知特点
(1)、是使用观察者模式来实现的用于跨层传递消息的机制。
(2)、传递方式为一对多。

问题:通知和代理的区别

  • 模式区别 代理模式 观察者模式
  • 传递方式 一对多 一对一

2、如何实现通知机制？

通知实现机制

问题:通知的实现机制？
发送者 ——>通知中心——>广播给多个观察者

问题: 怎么实现通知机制
猜想：（类似runtime添加属性的方式）可能会由一个管理者管理一个HashMap表，每一个notificationName对应一个存放有多个观察者对象相关信息( 回调方法)的数组

六、KVO

1、KVO介绍

  • KVO是Key-value observing的缩写。
  • KVO是OC对观察者设计模式的又一实现。
  • Apple使用了 isa 混写 (isa-swizzling) 来实现KVO。

这里提到的isa混写模式就是指，注册KVO的时候，系统会动态创建一个被观察对象的子类，然后令被观察对象的isa指针指向该子类，在该子类中重写了setter方法。这样，当原对象属性被修改时（基于KVC的修改），就会调用setter方法，然后通知观察者。

isa-swizzling 实现

问题:isa-swizzling 混写技术怎么体现?
答: 当调用addObserver:forKeyPath:options:context: 后, 系统会在运行时动态创建类KVONotifying_A, 同时将原来A的指针指向类KVONotifying_A 。

问题:isa混写是怎么实现KVO的呢？
答:当注册一个对象class的观察者的时候，也就是调用下面的方法，系统会在runtime动态创建一个该对象的子类NSKVONotifiying_class(NSKVONotifiying_类名)，并将isa指针指向该派生类，并重写setter方法，负责通知所有的观察对象

/* 
options: 有4个值，分别是：
NSKeyValueObservingOptionOld 把更改之前的值提供给处理方法 
NSKeyValueObservingOptionNew 把更改之后的值提供给处理方法 
NSKeyValueObservingOptionInitial 把初始化的值提供给处理方法，一旦注册，立马就会调用一次。通常它会带有新值，而不会带有旧值。 
NSKeyValueObservingOptionPrior 分2次调用。在值改变之前和值改变之后。 
 */
//注册一个监听器用于监听指定的key路径
[self.person addObserver:self forKeyPath:@"name" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];

键值观察依赖依赖于NSObject的两个方法willChangeValueForKey:和didChangevalueForKey:
继而也会调用的下面的方法observeValueForKeyPath

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
                      ofObject:(id)object
                        change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change
                       context:(void *)contex

}

例如，A类的实例的name属性被B类的实例监听了。这时，OC的runtime机制生成了一个KVONotifying_A的类来替代原来的A类，重写了+ (Class)class方法，返回[A Class]，从而把自己伪装成A类。重写了A类属性name的setter方法加入了NSObject的两个方法:willChangeValueForKey:(值改变之前)和didChangevlueForKey:(值改变之后)。在一个被观察属性发生改变之前，willChangeValueForKey:一定会被调用，这就会记录旧的值。而当改变发生后，didChangeValueForKey:会被调用，继而observeValueForKey:ofObject:change:context:也会被调用。

2、KVO特点 (什么情况下能使KVO生效呢？)

  • 使用setter方法改变值，KVO才会生效。
  • 使用setValue: forKey: 改变值，KVO才会生效。
  • 成员变量直接修改，需手动添加KVO才会生效。

3、通过KVC设置value能否促使KVO生效？为什么
答:可以，KVC会重写setter方法。
setValue: forKey:会调用对象的set方法

4、通过成员变量直接赋值value能否生效？
不可以。可以在给成员变量赋值前后手动添加 [self willChangeValueForKey: ] 和 [self didChangeValueForKey: ] 。didChangeValueForKey方法会触发KVO回调。

如何实现手动KVO？

- (void)setValue:(id)obj {
  [self willChangeValueForKey:@"keyPath"];
  [super setValue:obj];
  [self didChangeValueForKey:@"keyPath"];
}

七、KVC

KVC是key-value coding的缩写。

//获取某个实例key同名或者相似名称的实例变量的值
-(id)valueForKey:(NSString *)key
//设置某个实例和key同名或者相似名称的实例变量的值
-(void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key

问题: KVC是否会破坏面向对象编程思想？
答: 在我们外部知道某个类的私有成员变量名时，可以通过上面两个方法设置/访问，会破坏面向对象编程思想

1、-(id)valueForKey:(NSString *)key 系统实现流程

valueForKey系统实现流程

可以看到，系统先判断有没有对应setter getter方法，如果有则直接执行，如果没有则判断有没有对应的实例变量，如果有则执行实例变量的赋值，没有则会抛出异常。

Accessor Method (访问器方法是否存在判断)

Instance var (实例变量是否存在判断)

  • _key
  • _isKey
  • key
  • isKey

问题: valueForKey的实现逻辑？
答: 判断访问器方法，是否存在或相似的方法名( getKey key isKey )，存在则返回；不存在再判断实例变量(_key _isKey key isKey)，存在或相似则返回；不存在就调用valueForUndefineKey:然后抛出一个异常

2、-(void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key 系统实现流程

setValue:forKey: 系统实现流程

问题:setValue:forKey:的实现逻辑？
答: 判断访问器方法，存在或相似则返回；不存在再判断实例变量，存在或相似则返回；不存在就调用setValue:ForUndefineKey:然后抛出一个异常

八、属性关键字

1、读写权限 readonly、*readwrite(默认)
2、原子性 atomic(默认)、nonatomic。
atomic只能保证赋值和获取是线程安全(成员属性)，不能保证操作和访问线程安全。例如NSArray，可以保证赋值和获取对象线程安全，不能保证删除和添加对象线程安全。

3、引用计数
(1)、retain/strong （都用于修饰对象，retain在 MRC中使用， stong在ARC中使用）。
(2)、assign /unsafe_unretained (assign 修饰基本数据类型/对象类型， unsafe_unretained ARC基本不用)
assign特点:

  • 修饰基本数据类型，如int、BOOL等。
  • 修饰对象类型时，不改变其引用计数。
  • 会产生悬垂指针。
    (3)、weak
    weak特点
  • 不改变被修饰对象的引用计数。
  • 所指对象在被释放之后会自动置为nil。

问题:通过atomic修饰是怎么保证线程安全的呢？
答: 通过atomic修饰一个数组，对其进行赋值获取，保证线程安全，但是对其进行增加、删除是无法保证线程安全的

问题: assign和weak有什么区别？
答:
从二者的特点来说：
assign的特点

  • 可以修饰基本数据类型和对象
  • 修饰对象类型时，不改变引用计数
  • 释放时依然指向原对象内存地址，继续访问会产生悬空指针（野指针是只没有被初始化过的指针 区分）

weak的特点

  • 只用于修饰对象
  • 不改变被修饰对象的引用计数
  • 所指对象再被释放之后会自动置为nil

(4)、copy
问题:浅拷贝和深拷贝有什么区别？
答:
浅拷贝：对内存地址的复制，让目标对象指针和源对象指向同一块内存空间
浅拷贝特点 :
1.浅拷贝会增加被拷贝对象的引用计数
2.没有发生新的内存分配
深拷贝：让目标对象指针和源对象指针指向两片内容相同的内存空间（特点:产生内存分配）
深拷贝特点:
1.深拷贝不会增加被拷贝对象的引用计数
2.深拷贝发生新的内存分配,出现两块内存

深拷贝、浅拷贝区别?

  • 是否开辟了新的内存空间
  • 是否影响了引用计数

2> copy对对象造了什么影响？

表格总结：

  • 可变对象的copy和mutableCopy都是深拷贝。
  • 不可变对象的copy是浅拷贝，mutableCopy是深拷贝。
  • copy方法返回的对象都是不可变对象。

3>、copy面试题

@property(copy)NSMutableArray *array?
答:
如果赋值过来的是NSMutableArray, copy之后是NSArray
如果赋值过来的是NSArray, copy之后是NSArray

OC语言特性面试总结:

1、MRC下如何重写retain修饰变量的setter方法？

@property(nonatomic,retain) id obj;
 - (void)setObj:(id)obj {
//判断防止异常处理 防止如果传进来的是非obj对象，就会release掉非obj的对象
    if(_obj != obj) {  
        [_obj release];
        _obj = [obj retain]; 
    }
}

2、请简述分类实现原理。
答:

  • 分类实现原理由运行时来决议的
  • 不同分类中含有同名分类方法,谁最终生效取决于谁最后参与编译,最后参与编译的分类中同名方法会最终生效.
  • 如果分类中的方法和宿主类方法同名,分类方法会覆盖宿主类同名方法. 覆盖指由于消息传递过程中, 优先查找数组靠前的元素,如果找到同名方法就进行调用,实际宿主类同名方法仍然存在.

3、KVO的实现原理是咋样的？
答:
1)KVO是系统关于观察者模式的实现
2)KVO运用isa混写技术,系统会动态创建一个被观察对象的子类，然后令被观察对象的isa指针指向该子类，在该子类中重写了setter方法。这样，当原对象属性被修改时（基于KVC的修改），就会调用setter方法，然后通知观察者。

4、能否为分类添加成员变量？
答: 能, 可以通过关联对象associated object来为分类添加成员变量