iOS进阶系列之基础篇

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iOS进阶系列之基础篇

概述

基础篇包含的范围较广，是一个iOS开发者必须具备的知识。包含了以下方面：OC、Swift 的语言特性、内存管理机制、持久化存储、网络、渲染机制、多线程。

语言特性

维基百科中，这样描述 OC 语言：

Objective-C是一种通用、高级、面向对象的编程语言。它扩展了标准的ANSI C编程语言，将Smalltalk式的消息传递机制加入到ANSI C中。目前主要支持的编译器有GCC和Clang（采用LLVM作为前端）。现在Objective-C与Swift是OS X和iOS操作系统、及与其相关的API、Cocoa和Cocoa Touch的主要编程语言。

• 消息传递是 OC 最大的特色。运行时处理消息
• 协议是一组没有实现的方法列表，任何的类均可采纳协议并具体实现这组方法。
• 动态类型 id
• 转发，Objective-C允许对一个对象发送消息，不管它是否能够响应之。除了响应或丢弃消息以外，对象也可以将消息转发到可以响应该消息的对象。转发可以用于简化特定的设计模式，例如观测器模式或代理模式。
• Category, 分类中的方法是在运行时被加入类中的

• import保证一个文件只会被包含一次

• 属性
• NSEnumerator 快速枚举

Swift 语言：
苹果宣称Swift的特点是：快速、现代、安全、互动，而且明显优于Objective-C语言

• 关键字let var。Optional的本质是 enum，有 None 和 Some 两种类型。

• 全面使用ARC，为了解决循环引用的问题，Swift提供unowned
• 无分号，不需要头文件引入
• 泛型编程，类型推断
• 函数为一等类型，函数可以作为其他函数的参数或返回值
• 强类型

内存管理机制

概述

软件运行时会分配和使用设备的内存资源，因此，在软件开发的过程中，需要进行内存管理，以保证高效、快速的分配内存，并且在适当的时候释放和回收内存资源。其实，iOS的内存管理和其它操作系统大同小异，首先，iOS和其它系统一样，内存分页，每页4K。多个页构成一个region统一管理，负责管理的对象是VM object，其中包含了pager、size、resident pages等诸多属性。不管是Objective-C的[NSObject alloc]，还是C代码的对内存分配，最终重任都会落到malloc库上，释放也是如此，最终都将使用malloc库中的free()。

引用计数

iOS开发中，内存中的对象主要有两类，一类是值类型，如int、float、struct等基本数据类型，另一类是引用类型，也就是继承自NSObject类的所有的OC对象。前一种值类型不需要我们管理，后一种引用类型是需要我们管理内存的，一旦管理不好，后果严重。
值类型存在于栈中，引用类型存在于堆中，在栈中是连续的，先进后出，效率较高；在堆中会有内存碎片，可分配大块内存。在iOS开发过程中，栈内存中的值类型系统会自动管理，堆内存中的引用类型是需要我们管理的。每个OC对象内部都专门有四个字节来存储引用计数器，它是一个整数，表示对象被引用的次数，通过它可以判断对象是否被回收，如果引用计数为0，对象回收，不为0不回收。当对象执行alloc、new或者retain时，引用计数加1，release时，引用计数减1。

ARC

当ARC开启时，编译器将自动在代码合适的地方插入retain, release和autorelease

AutoreleasePool

App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是-2147483647，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

第二个 Observer 监视了两个事件： BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool 了。

持久化存储

sqlite，Realm 数据库，单文件 plist xml data 数据存储。对于缓存数据做好过期清理。

网络

了解http，https，处理 DNS 劫持，了解基于 TCP 及 UDP 的 socket 连接。

https

非对称加密：RSA，ECC，DH
对称加密：AES，DES，3DES，IDEA，RC4
散列算法：MD5, SHA1，SHA256
TLS/SSL 握手过程：

1. client send client_hello, 明文，client支持的协议，加密算法，随机数（用于生成对称密钥）
2. server send server+hello + server_certificate（含public_key） + server_hello_done.
3. client check 服务端返回的证书链合法后，client 用非对称加密产生一个 key，pre_master_secret, 用公钥加密后发送给 server。client 计算对称加密密钥:

master_secret = PRF(pre_master_secret, "master secret",
                    ClientHello.random + ServerHello.random)
                    [0..47];

encrypted_handshake_message，结合之前所有通信参数的 hash值与其它相关信息生成一段数据，采用协商的对称加密密钥与协商的算法进行加密该段数据，然后发送给服务器用于验证协商的对称加密密钥是否正确， change_cipher_spec client 告知 server 后续采用对称加密通信。

4. server用私钥解密第三个随机数pre_master_secret，算出master_secret，用此密钥解密encrypted_handshake_message，验证对称密钥及协商的算法的正确性，验证通过后，server 发送change_cipher_spec，告知客户端后续采用对称加密通信。server 同样发送encrypted_handshake_message。
5. 握手结束，客户端计算所有接收信息的hash 值H1，并采用协商的对称加密密钥解密encrypted_handshake_message，得到数据H2，对比H1和H2是否一致，从而验证协商的对称加密密钥和协商的算法的正确性，验证通过则握手完成，正式开始通过协商的对称密钥进行加密通信。

DNS 劫持

DNS 映射机制，DNS解析请求简单来说，无非是输入一个域名，输出一个ip地址。做自己的映射机制也就是客户端本地维护这样一个映射文件，只不过这个映射文件需要能从服务器更新，还要做一些容错处理。本地实现NSURLProtocol 对host进行ip映射。

Socket

Socket一般为长连接，连接长在，保持好心跳，能随时发送接收消息，但连接长在会对电量消耗多，有对实时性要求高的，如游戏必须用socket。

渲染

渲染主要有文字和图像，文字上有 UIKit，CoreText。图像渲染对解压时机要把握好，平衡 CPU，GPU，才能保证流畅性，深入一点有图层混合，图层渲染。这一遍文章对渲染讲的很精辟iOS 保持界面流畅的技巧

多线程

多线程并发可能引发：锁竞争，死锁。
同步任务：和使用的队列无关，不会开启子线程处理任务，会在当前的线程中串行的调度任务，即一个任务完成之后继续下一个任务，如果同步任务在主线程中调用，会阻塞主线程
异步任务：a. 使用串行队列，会开启一个子线程串行的调度任务 b. 使用并行队列，会开启多个子线程并行的调度任务，这种情况用的是最多的。

• iOS中的多线程技术主要有NSThread, GCD和NSOperation。他们的封装层次依次递增，其中

• NSThread封装性最差，最偏向于底层，主要基于thread使用
• GCD是基于C的API，直接使用比较方便，主要基于task使用
• NSOperation是基于GCD封装的NSObject对象，对于复杂的多线程项目使用比较方便，主要基于队列使用.

Runloop的一篇文章：看 CFRunLoop源码深入理解 RunLoop

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