iOS面试题整理笔记

OC语法篇

面向对象

1. 一个NSObject对象占用多少内存？

系统分配了16个字节给NSobject对象(通过malloc_size函数获得)，但NSobject对象内部只是用了8个字节的空间(64bit环境下，可以通过class_getInstanceSize函数获得)

2. 对象的isa指针指向哪里？

instance对象的isa指针指向class对象；class对象的isa指针指向meta-class对象;meta-class对象的isa指针指向基类的meta-class对象

3. OC的类信息存放在哪里？

对象方法、属性、成员变量、协议信息，存放在class对象中；类方法存放在meta-class对象中；成员变量的具体值，存放在instance对象中。
OC对象分为三种对象
instance对象：实例对象（包含isa指针、成员变量）
class对象：类对象（包含isa指针、superclass、属性、对象方法、协议、成员变量···）
meta-class对象：元类对象（包含isa指针、superclass、类方法）

4. isa、superclass总结

instance的isa指向class
class的isa指向meta-class
meta-class的isa指向基类的meta-class

class的superclass指向父类的class
如果没有父类，superclass指针为nil
meta-class的superclass指向父类的meta-class
基类的meta-class的superclass指向基类的class

instance调用对象方法的轨迹
isa找到class，方法不存在，就通过superclass找父类

class调用类方法的轨迹
isa找meta-class，方法不存在，就通过superclass找父类

KVO and KVC

1. iOS用什么方式实现对一个对象的KVO？(KVO的本质是什么？)

利用RuntimeAPI动态生成一个子类，并且让instance对象的isa指向这个全新的子类
当修改instance对象的属性时，会调用Foundation的_NSSetXXXValueAndNotify函数
willChangeValueForKey:
父类原来的setter
didChangeValueForKey:
内部会触发监听器（Oberser）的监听方法( observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:）

2. 如何手动触发KVO？

手动调用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:

3. 通过KVC修改属性会触发KVO么？

会触发KVO

4. KVC的赋值和取值过程是怎样的？原理是什么？

KVC的全称是Key-Value Coding，俗称“键值编码”，可以通过一个key来访问某个属性
常见的API有
- (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;
- (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;
- (id)valueForKey:(NSString *)key;
赋值过程：
按照setKey:、_setKey顺序查找方法，找到了方法传递参数，调用方法；若没找到，查看accessInstanceVariablesDirectly方法的返回值，若为NO则调用setValue:forUndefinedKey:并抛出异常NSUnknownKeyException，若返回YES则按照_key、_isKey、key、isKey顺序查找成员变量，找到直接赋值，找不到则调用setValue:forUndefinedKey:并抛出异常NSUnknownKeyException
取值过程
按照getKey:、key、_isKey、key顺序查找方法，找到了方法，调用方法；若没找到，查看accessInstanceVariablesDirectly方法的返回值，若为NO则调用valueForUndefinedKey:并抛出异常NSUnknownKeyException，若返回YES则按照_key、_isKey、key、isKey顺序查找成员变量，找到直接取值，找不到则调用valueForUndefinedKey:并抛出异常NSUnknownKeyException

Category

1. Category的使用场合是什么？

2. Category的实现原理

Category编译之后的底层结构是struct category_t，里面存储着分类的对象方法、类方法、属性、协议信息
在程序运行的时候，runtime会将Category的数据，合并到类信息中（类对象、元类对象中）

3. Category和Class Extension的区别是什么？

Class Extension在编译的时候，它的数据就已经包含在类信息中
Category是在运行时，才会将数据合并到类信息中

4. Category中有load方法吗？load方法是什么时候调用的？load 方法能继承吗？

有load方法
load方法在runtime加载类、分类的时候调用
load方法可以继承，但是一般情况下不会主动去调用load方法，都是让系统自动调用

5. load、initialize方法的区别什么？它们在category中的调用的顺序？以及出现继承时他们之间的调用过程？

+load方法会在runtime加载类、分类时调用
每个类、分类的+load，在程序运行过程中只调用一次
调用顺序：先调用类的+load，按照编译先后顺序调用（先编译，先调用），调用子类的+load之前会先调用父类的+load；再调用分类的+load，按照编译先后顺序调用（先编译，先调用）

+initialize方法会在类第一次接收到消息时调用，调用顺序：先调用父类的+initialize，再调用子类的+initialize，(先初始化父类，再初始化子类，每个类只会初始化1次)
+initialize和+load的很大区别是，+initialize是通过objc_msgSend进行调用的，所以有以下特点：如果子类没有实现+initialize，会调用父类的+initialize（所以父类的+initialize可能会被调用多次）；如果分类实现了+initialize，就覆盖类本身的+initialize调用

6. Category能否添加成员变量？如果可以，如何给Category添加成员变量？

不能直接给Category添加成员变量，但是可以间接实现Category有成员变量的效果
添加关联对象：void objc_setAssociatedObject(id object, const void * key,
id value, objc_AssociationPolicy policy)
获得关联对象：id objc_getAssociatedObject(id object, const void * key)
移除所有的关联对象：void objc_removeAssociatedObjects(id object)

block

1. block的原理是怎样的？本质是什么？

block本质上也是一个OC对象，它内部也有个isa指针，封装了函数调用以及调用环境的OC对象

block有3种类型，可以通过调用class方法或者isa指针查看具体类型，最终都是继承自NSBlock类型
         __NSGlobalBlock__(_NSConcreteGlobalBlock):存储在数据区,没有访问auto变量
         __NSStackBlock__(_NSConcreteStackBlock):存储在栈区,访问auto变量
         __NSMallocBlock__(_NSConcreteMallocBlock):存储在堆区，__NSStackBlock__调用了copy

2. __block的作用是什么？有什么使用注意点？

__block可以用于解决block内部无法修改auto变量值的问题
__block不能修饰全局变量、静态变量（static）
编译器会将__block变量包装成一个对象

3. block的属性修饰词为什么是copy？使用block有哪些使用注意？

block一旦没有进行copy操作，就不会在堆上
使用注意：循环引用问题
__weak typeof(self)weakSelf = self;
__unsafe _unretained id weakSelf = self;
__block id weakSelf = self;

Runtime

1. 讲一下 OC 的消息机制

OC中的方法调用其实都是转成了objc_msgSend函数的调用，给receiver（方法调用者）发送了一条消息（selector方法名）
objc_msgSend底层有3大阶段
消息发送（当前类、父类中查找）、动态方法解析、消息转发

2. 什么是Runtime？平时项目中有用过么？

OC是一门动态性比较强的编程语言，允许很多操作推迟到程序运行时再进行
OC的动态性就是由Runtime来支撑和实现的，Runtime是一套C语言的API，封装了很多动态性相关的函数
平时编写的OC代码，底层都是转换成了Runtime API进行调用

具体应用
利用关联对象（AssociatedObject）给分类添加属性；遍历类的所有成员变量（修改textfield的占位文字颜色、字典转模型、自动归档解档）； 交换方法实现（交换系统的方法）；利用消息转发机制解决方法找不到的异常问题

RunLoop

1. 讲讲 RunLoop，项目中有用到吗？

运行循环，在程序运行过程中循环做一些事情
应用范畴：定时器（Timer）、PerformSelector；GCD Async Main Queue；事件响应、手势识别、界面刷新；网络请求；AutoreleasePool
RunLoop的基本作用：保持程序的持续运行；处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件等）；节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息

2. runloop内部实现逻辑？

3. runloop和线程的关系？

每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value
线程刚创建时并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建
RunLoop会在线程结束时销毁
主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop

4. timer 与 runloop 的关系？

5. 程序中添加每3秒响应一次的NSTimer，当拖动tableview时timer可能无法响应要怎么解决？

6. runloop 是怎么响应用户操作的， 具体流程是什么样的？

7. 说说runLoop的几种状态

eg：添加Observer监听RunLoop的所有状态

CFRunLoopObserverRef observe = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, yearMask, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
            switch (activity) {
                case kCFRunLoopEntry:
                    NSLog(@"kCFRunLoopEntry");//即将进入Loop
                    break;
                case kCFRunLoopBeforeTimers:
                    NSLog(@"kCFRunLoopBeforeTimers");//即将处理Timers
                    break;
                case kCFRunLoopBeforeSources:
                    NSLog(@"kCFRunLoopBeforeSources");//即将处理Sources
                    break;
                case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                    NSLog(@"kCFRunLoopBeforeWaiting");//即将进入休眠
                    break;
                case kCFRunLoopAfterWaiting:
                    NSLog(@"kCFRunLoopAfterWaiting");//刚从休眠中唤醒
                    break;
                case kCFRunLoopExit:
                    NSLog(@"kCFRunLoopExit");//即将退出Loop
                    break;
                default:
                    break;
            }
        });
        CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observe, kCFRunLoopCommonModes);
        CFRelease(observe);

8. runloop的mode作用是什么？

CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式
一个RunLoop包含若干个Mode，每个Mode又包含若干个Source0/Source1/Timer/Observer
RunLoop启动时只能选择其中一个Mode，作为currentMode
如果需要切换Mode，只能退出当前Loop，再重新选择一个Mode进入
不同组的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响
如果Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出
常见的2种Mode
kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
UITrackingRunLoopMode：界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响

多线程

1. iOS中的线程同步方案

性能从高到低排序

OSSpinLock

OSSpinLock叫做”自旋锁”，等待锁的线程会处于忙等（busy-wait）状态，一直占用着CPU资源
目前已经不再安全，可能会出现优先级反转问题
如果等待锁的线程优先级较高，它会一直占用着CPU资源，优先级低的线程就无法释放锁
需要导入头文件#import

//初始化
OSSpinLock lock = OS_SPINLOCK_INIT;
//尝试加锁(如果需要等待就不加锁,直接返回false;如果不需要等待就加锁,返回true)
bool result = OSSpinLockTry(&lock);
//加锁
OSSpinLockLock(&lock);
//解锁
OSSpinLockUnLock(&lock);

os_unfair_lock

os_unfair_lock
os_unfair_lock用于取代不安全的OSSpinLock ，从iOS10开始才支持
从底层调用看，等待os_unfair_lock锁的线程会处于休眠状态，并非忙等
需要导入头文件#import

//初始化
os_unfair_lock lock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
//尝试加锁
os_unfair_lock_trylock(&lock);
//加锁
os_unfair_lock_lock(&lock);
//解锁
os_unfair_lock_unlock(&lock);

pthread_mutex

mutex叫做”互斥锁”，等待锁的线程会处于休眠状态
需要导入头文件#import

dispatch_semaphore：

semaphore叫做”信号量”
信号量的初始值，可以用来控制线程并发访问的最大数量
信号量的初始值为1，代表同时只允许1条线程访问资源，保证线程同步

//信号量的初始值
        int value = 1;
        //初始化信号量
        dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(value);
        //如果信号量的值<=0,当前线程就会进入休眠等待(直到信号量的值>0)
        //如果信号量的值>0,就减1，然后往下执行后面的代码
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        //让信号量的值加1
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);

dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)

直接使用GCD的串行队列，也是可以实现线程同步的

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("lock_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
        dispatch_sync(queue, ^{
            //任务
        });

NSLock：对mutex普通锁的封装

NSRecursiveLock

NSCondition：对mutex和cond的封装

NSConditionLock：对NSCondition的进一步封装，可以设置具体的条件值

@synchronized：是对mutex递归锁的封装

什么情况使用自旋锁比较划算？

预计线程等待锁的时间很短
加锁的代码（临界区）经常被调用，但竞争情况很少发生
CPU资源不紧张
多核处理器

什么情况使用互斥锁比较划算？

预计线程等待锁的时间较长
单核处理器
临界区有IO操作
临界区代码复杂或者循环量大
临界区竞争非常激烈

内存管理

1. 使用CADisplayLink、NSTimer有什么注意点？

CADisplayLink、NSTimer会对target产生强引用，如果target又对它们产生强引用，那么就会引发循环引用
解决方案
使用block 弱引用weakSelf
使用代理对象（NSProxy）
NSTimer依赖于RunLoop，如果RunLoop的任务过于繁重，可能会导致NSTimer不准时，而GCD的定时器会更加准时

//创建一个定时器
dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0));
//设置时间(start是几秒后开始执行,interval是时间间隔)
dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(start * NSEC_PER_SEC)), (uint64_t)(interval ) * NSEC_PER_SEC);
//设置回调
dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
});
//启动定时器
dispatch_resume(timer);

2. 介绍下内存的几大区域

代码段：编译之后的代码

数据段
字符串常量：比如NSString *str = @"123"
已初始化数据：已初始化的全局变量、静态变量等
未初始化数据：未初始化的全局变量、静态变量等

栈：函数调用开销，比如局部变量。分配的内存空间地址越来越小

堆：通过alloc、malloc、calloc等动态分配的空间，分配的内存空间地址越来越大

3. 讲一下你对 iOS 内存管理的理解

在iOS中，使用引用计数来管理OC对象的内存
一个新创建的OC对象引用计数默认是1，当引用计数减为0，OC对象就会销毁，释放其占用的内存空间
调用retain会让OC对象的引用计数+1，调用release会让OC对象的引用计数-1

内存管理的经验总结
当调用alloc、new、copy、mutableCopy方法返回了一个对象，在不需要这个对象时，要调用release或者autorelease来释放它
想拥有某个对象，就让它的引用计数+1；不想再拥有某个对象，就让它的引用计数-1

可以通过以下私有函数来查看自动释放池的情况
extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void);

性能优化

1. 列表卡顿的原因可能有哪些？你平时是怎么优化的？

CPU

• 尽量用轻量级的对象，比如用不到事件处理的地方，可以考虑使用CALayer取代UIView
• 不要频繁地调用UIView的相关属性，比如frame、bounds、transform等属性，尽量减少不必要的修改
• 尽量提前计算好布局，在有需要时一次性调整对应的属性，不要多次修改属性
• Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源
• 图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致
• 控制一下线程的最大并发数量
• 尽量把耗时的操作放到子线程: 文本处理（尺寸计算、绘制）;图片处理（解码、绘制）

GPU

• 尽量避免短时间内大量图片的显示，尽可能将多张图片合成一张进行显示
• GPU能处理的最大纹理尺寸是4096x4096，一旦超过这个尺寸，就会占用CPU资源进行处理，所以纹理尽量不要超过这个尺寸
• 尽量减少视图数量和层次
• 减少透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaque为YES
• 尽量避免出现离屏渲染

2. 什么是离屏渲染？

在OpenGL中，GPU有2种渲染方式
On-Screen Rendering：当前屏幕渲染，在当前用于显示的屏幕缓冲区进行渲染操作
Off-Screen Rendering：离屏渲染，在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作

3. 离屏渲染消耗性能的原因

需要创建新的缓冲区
离屏渲染的整个过程，需要多次切换上下文环境，先是从当前屏幕（On-Screen）切换到离屏（Off-Screen）；等到离屏渲染结束以后，将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上，又需要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕

4. 哪些操作会触发离屏渲染？

• 光栅化，layer.shouldRasterize = YES
• 遮罩，layer.mask
• 圆角，同时设置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0（考虑通过CoreGraphics绘制裁剪圆角，或者叫美工提供圆角图片）
• 阴影，layer.shadowXXX（如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染）

5. 怎么检测卡顿？

平时所说的“卡顿”主要是因为在主线程执行了比较耗时的操作
可以添加Observer到主线程RunLoop中，通过监听RunLoop状态切换的耗时，以达到监控卡顿的目的

暂时先整理这些，如果有错误，感谢各位大佬指正。