iOS底层面试题

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底层面试概要

  • 对象的本质
  • Category
  • Block
  • Runtime
  • RunLoop
  • 多线程
  • 内存管理
  • 性能优化

对象的本质

Objective-C对象的本质

  1. 一个NSObject对象占用多少内存
    系统分配了16个字节；64位环境下，NSObject内部只使用了8个字节（64位环境下）存储isa。
  2. 对象的isa指向哪里？
    instance对象的isa->类对象
    类对象的isa->metaClass对象
    metaClass对象的isa->基类的metaClass对象
    基类的metaClass对象->基类的metaClass对象
  3. OC的类信息存放在哪里？
    实例对象的方法，属性，成员变量，协议存在类对象中
    类对象的方法存在元类对象中

Category

  1. Category的实现原理
    • Category编译之后，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）
  2. Category和Extension的区别？
    • Extension发生在编译的时候，他的信息已经包含在类信息中
    • Category是在运行时，将信息同步到类信息中
  3. Category中有load方法吗？load方法什么时候调用？能继承吗？
    • 有load方法
    • load方法是在Runtime加载类/分类的时候调用（静态调用-函数地址调用）。
    • load方法可以继承，但是开发中强烈不建议主动调用load方法
  4. load和initialize方法的区别是什么？
    • 调用方式：load是函数地址直接调用；initialize是通过objc_msgSend调用
    • 调用时机：load方法是程序启动Runtime加载类/分类的时候调用；initialize是该类第一次收到消息的时候调用。
    • 调用次数：load方法，一般系统自动执行，每个类只会执行一次。initialize如果子类没有实现，会调用父类的initialize，所以initialize会调用多次。
  5. 他们在Category中的调用顺序？以及出现继承时他们之间的调用过程？
    • load：先调用类的load，按照编译顺序加载，但是如果有父类，先处理父类（递归）；其次再调用分类的load，按照编译的顺序加载。
    • initialize：调用子类的+initialize前，先调用父类+initialize（递归）
  6. Category能否添加成员变量？如果可以，如何给Category添加成员变量
    • 可以，通过关联对象添加。

Block

  1. block原理是怎样的？本质是什么？
    • block是封装函数及其上下文的OC对象
  2. __block的作用是什么？有什么使用注意点？
    • 编译器会将__block修饰的变量封装成对象，解决block可以修改auto变量
    • MRC环境，block不会对修饰的OC对象产生强引用
  3. block的属性修饰词为什么是copy？使用block有哪些注意点？
    • 如果block不进行copy操作，就不会在堆上。就无法控制block生命周期
    • 注意点：循环引用的问题
  4. block修改NSMutableArray内部数据的时候，需不需要加__block？
    • 不需要

Runtime

  1. 如果需要交换UIControl的didMoveToSuperview方法，用于捕获控件的点击事件，需要的注意点是什么？

    • 由于didMoveToSuperview方法是UIView的方法，UIControl继承自UIView，所以在方法交换之后，UIView及继承UIView的子类，都需要增加交换的方法，否则会因为找不到方法而崩溃

  2. 讲一下OC的消息机制

    • OC的方法调用都是转换成objc_msgSend函数调用，给receiver方法调用者发送一个消息@selector方法名
    • objc_msgSend底层有3大阶段
      • 消息发送
      • 动态方法解析
      • 消息转发

  3. 消息转发机制流程

    • forwardTargetForSelector 返回target对象
    • methodSignatureForSelector 返回方法签名；如果返回签名不为空，进行第3步
    • forwardInvocation: 参数传入一个方法调用对象，可以自定义调用机制

  4. 什么是Runtime？平时项目中有用过吗？

RunLoop

  1. 讲讲 RunLoop，项目中有用到吗？

    • 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

  2. 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

  3. Runloop内部实现逻辑？

    1. 通知Observers：进入Loop
    2. 通知Observers：即将处理Timers
    3. 通知Observers：即将处理Sources
    4. 处理Blocks
    5. 处理Source0（可能会再次处理Blocks）
    6. 如果存在Source1，就跳转到第8步
    7. 通知Observers：开始休眠（等待消息唤醒）
    8. 通知Observers：结束休眠（被某个消息唤醒）
      1. 处理Timer
      2. 处理GCD Async To Main Queue
      3. 处理Source1
    9. 处理Blocks
    10. 根据前面的执行结果，决定如何操作
      1. 回到第02步
      2. 退出Loop
    11. 通知Observers：退出Loop

  4. 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;{thread: Runloop}
    • 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

  5. Timer 与 Runloop 的关系？

    • 结构上来说：Timer里面有模式，模式里面有Timer
    • 流程上来说：Timer是在Runloop运行流程中工作的

  6. 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？

    • 将Timer添加到Runloop的CommonMode里

  7. runloop 是怎么响应用户操作的， 具体流程是什么样的？

    1. Source1来捕获系统事件
    2. Source1把事件包装成事件队列（EventQueue）
    3. Source0处理事件队列

  8. 说说runLoop的几种状态

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    /* Run Loop Observer Activities */
    typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
        kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),           // 即将进入Loop
        kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),    // 即将处理Timer
        kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),   // 即将处理Source
        kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),   // 即将进入休眠
        kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),    // 刚从休眠中唤醒
        kCFRunLoopExit = (1UL << 7),            // 即将推出Loop
        kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
    };

  9. runloop的mode作用是什么？

    • 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. 你理解的多线程？

  2. iOS的多线程方案有哪几种？你更倾向于哪一种？
    pthread NSThread GCD NSOperation
    更倾向于GCD；但是也要看场景

  3. GCD 的队列类型
    同步队列``并发队列

  4. 说一下 OperationQueue 和 GCD 的区别，以及各自的优势
    Operation Queue 是基于GCD封装的抽象类，目的是为了提高灵活度，以满足多线程操作频繁、灵活度要求高的复杂场景。

  5. 线程安全的处理手段有哪些？
    加锁，GCD同步队列，信号量等

  6. OC你了解的锁有哪些？在你回答基础上进行二次提问；自旋和互斥对比？使用以上锁需要注意哪些？
    路由地址

  7. 以下代码是在主线程执行的，会不会产生死锁？

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    @implementation ViewController
    - (void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
        [self test];
    }
    - (void)test {
        NSLog(@"执行任务1");
        dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
        dispatch_sync(queue, ^{
            NSLog(@"执行任务2");
        });
        NSLog(@"执行任务3");
    }
    @end

    答：会产生死锁，因为viewDidLoad方法就是在主线程(主队列)中进行的，而line-9仍然想让代码块 立即 在主线程(主队列)中同步执行。

  8. 问下面代码的打印结果是什么？

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    @implementation ViewController
    - (void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
        dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
        dispatch_async(queue, ^{
            NSLog(@"1");
            [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:.0];
            NSLog(@"3");
        });
    }
    - (void)test {
        NSLog(@"2");
    }

    答：打印结果是：1, 3。
    原因：performSelector:withObject:afterDelay:的本质是往Runloop中添加定时器，子线程默认没有启动Runloop。解决方法：在line-8后插入

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    //[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort new] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];

  9. 请问下面代码的打印结果是什么？

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    - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
        NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
            NSLog(@"1");
        }];
        [thread start];
        [self performSelector:@selector(test) onThread:thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
    }
    - (void)test {
        NSLog(@"2");
    }

    答：只会打印1。因为在调用test的时候，线程已经销毁了。会报错target thread exited while waiting for the perform

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：1：使用Block处理。2.使用代理对象NSProxy

  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

  4. ARC 都帮我们做了什么？
    答：LLVM+Runtime相互协作；ARC利用LLVM编译器，自动帮我们生成release，retain，autorelease代码。像弱引用会在运行时做操作。

  5. weak指针的实现原理
    答：将弱引用存到哈希表里面，对象将要销毁的时候，取出弱引用表，将指向当前对象的弱指针置为nil。

  6. autorelease对象在什么时机会被调用release

  7. 方法里有局部对象， 出了方法后会立即释放吗

  8. 一下两段代码能发生什么事？有什么区别？

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    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        dispatch_async(queue, ^{
            self.name = [NSString stringWithFormat:@"abcdefghijklmn"];
        });
    }
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    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        dispatch_async(queue, ^{
            self.name = [NSString stringWithFormat:@"abc"];
        });
    }

    答：上面一段执行，会出现坏内存的崩溃。下面一段代码name变量存储的是Tagged Pointer，涉及不到对象的内存管理，而上面一段代码因为多线程操作一个对象，有可能会造成对象的过度释放，导致崩溃。