iOS 底層探索： 學(xué)習(xí)大綱 OC篇

前言

• 探索了一陣子的OC底層原理之后，我們通過(guò)下面幾個(gè)面試題復(fù)習(xí)一下。

目錄

• 1. Runtime是什么？
• 2. 方法的本質(zhì)，sel是什么？IMP是什么？?jī)烧咧g的關(guān)系又是什么？
• 3. 方法的調(diào)用順序
• 4. Runtime是如何實(shí)現(xiàn)weak的，為什么可以自動(dòng)置nil
• 5. 能否向編譯后得到的類(lèi)中增加實(shí)例變量？能否向運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的類(lèi)中添加實(shí)例變量
• 6. Runtime Asssociate方法關(guān)聯(lián)的對(duì)象，需要在dealloc中釋放?
• 7. [self class]和[super class]的區(qū)別？
• 8. 內(nèi)存平移問(wèn)題

一、Runtime是什么？

• runtime是由C和C++匯編實(shí)現(xiàn)的一套API，為OC語(yǔ)言加入了 面向?qū)ο?、以及運(yùn)行時(shí)的功能
• 平時(shí)編寫(xiě)的OC代碼，在程序運(yùn)行的過(guò)程中，其實(shí)最終會(huì)轉(zhuǎn)換成runtime的C語(yǔ)言代碼， runtime是OC的幕后工作者
• 運(yùn)行時(shí)是指將數(shù)據(jù)類(lèi)型的確定由編譯時(shí) 推遲到了 運(yùn)行時(shí)

舉例：category分類(lèi)，添加屬性是無(wú)用的，調(diào)用屬性會(huì)crash，但是通過(guò)runtime動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)對(duì)象，重寫(xiě)setter、getter方法的方式就可以實(shí)現(xiàn)分類(lèi)的屬性。

二、方法的本質(zhì)，sel是什么？IMP是什么？?jī)烧咧g的關(guān)系又是什么？

• 方法的本質(zhì)：發(fā)送消息，消息會(huì)有以下幾個(gè)流程

  • 快速查找（objc_msgSend） - cache_t緩存消息中查找

  • 慢速查找 - 遞歸自己|父類(lèi) - lookUpImpOrForward

  • 查找不到消息：動(dòng)態(tài)方法解析 - resolveInstanceMethod

  • 消息快速轉(zhuǎn)發(fā) - forwardingTargetForSelector

  • 消息慢速轉(zhuǎn)發(fā) - methodSignatureForSelector & forwardInvocation

• sel是方法編號(hào) - 在read_images期間就編譯進(jìn)了內(nèi)存 ，sel 相當(dāng)于 一本書(shū)的目錄title

• imp是函數(shù)實(shí)現(xiàn)指針 ，找imp就是找函數(shù)的過(guò)程 ，imp 相當(dāng)于 書(shū)本的頁(yè)碼

• 查找具體的函數(shù)就是想看這本書(shū)具體篇章的內(nèi)容

  • 1、首先知道想看什么，即目錄 title - sel
  • 2、根據(jù)目錄找到對(duì)應(yīng)的頁(yè)碼 - imp
  • 3、通過(guò)頁(yè)碼去翻到具體的內(nèi)容

三、方法的調(diào)用順序

類(lèi)的方法 和 分類(lèi)方法 重名，如果調(diào)用，是什么情況？

• 如果同名方法是普通方法，包括initialize -- 先調(diào)用分類(lèi)方法

  • 因?yàn)榉诸?lèi)的方法是在類(lèi)realize之后 attach進(jìn)去的，插在類(lèi)的方法的前面，所以優(yōu)先調(diào)用分類(lèi)的方法（注意：不是分類(lèi)覆蓋主類(lèi)?。。?/li>
  • initialize方法什么時(shí)候調(diào)用？ initialize方法也是主動(dòng)調(diào)用，即第一次消息時(shí)調(diào)用，為了不影響整個(gè)load，可以將需要提前加載的數(shù)據(jù)寫(xiě)到initialize中

• 如果同名方法是load方法 -- 先 主類(lèi)load，后分類(lèi)load（分類(lèi)之間，看編譯的順序）

四、 Runtime是如何實(shí)現(xiàn)weak的，為什么可以自動(dòng)置nil

• 初步回答：
  runtime 對(duì)注冊(cè)的類(lèi)會(huì)進(jìn)行布局，對(duì)于 weak 修飾的對(duì)象會(huì)放入一個(gè) hash 表（弱引用表）中。 用 weak 指向的對(duì)象內(nèi)存地址作為key，當(dāng)此對(duì)象的引用計(jì)數(shù)為0的時(shí)候會(huì) dealloc，假如 weak 指向的對(duì)象內(nèi)存地址是a，那么就會(huì)以a為鍵， 在這個(gè) weak表中搜索，找到所有以a為鍵的 weak 對(duì)象，從而設(shè)置為 nil。

• 細(xì)致回答：

  • 1.初始化時(shí)：runtime會(huì)調(diào)用objc_initWeak函數(shù)，初始化一個(gè)新的weak指針指向?qū)ο蟮牡刂贰?/li>
  • 2.添加引用時(shí)：objc_initWeak函數(shù)會(huì)調(diào)用objc_storeWeak() 函數(shù)， objc_storeWeak()的作用是更新指針指向，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的弱引用表。
  • 3.釋放時(shí),調(diào)用clearDeallocating函數(shù)。clearDeallocating函數(shù)首先根據(jù)對(duì)象地址獲取所有weak 指針地址的數(shù)組，然后遍歷這個(gè)數(shù)組把其中的數(shù)據(jù)設(shè)為nil，最后把這個(gè)entry從weak表中刪除，最后清理對(duì)象的記錄。

當(dāng)weak引用指向的對(duì)象被釋放時(shí)，如何去處理weak指針？

1、調(diào)用objc_release
2、因?yàn)閷?duì)象的引用計(jì)數(shù)為0，所以執(zhí)行dealloc
3、在dealloc中，調(diào)用了_objc_rootDealloc函數(shù)
4、在_objc_rootDealloc中，調(diào)用了object_dispose函數(shù)
5、調(diào)用objc_destructInstance
6、最后調(diào)用objc_clear_deallocating

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：
a. 從weak表中獲取被釋放對(duì)象的地址為鍵值的記錄
b. 將包含在記錄中的所有附有 weak修飾符變量的地址，賦值為 nil
c. 將weak表中該記錄刪除
d. 從引用計(jì)數(shù)表中刪除廢棄對(duì)象的地址為鍵值的記錄

五、能否向編譯后得到的類(lèi)中增加實(shí)例變量？能否向運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的類(lèi)中添加實(shí)例變量？

• 問(wèn)題一： 不可以。 因?yàn)榫幾g好的實(shí)例變量存放的位置在ro，一旦編譯完成，內(nèi)存結(jié)構(gòu)就完全確定了，無(wú)法修改。
• 問(wèn)題二：在register注冊(cè)前，可以添加。但是調(diào)用運(yùn)行時(shí)register注冊(cè)后，就完成了內(nèi)存的注入，內(nèi)存結(jié)構(gòu)確定了，無(wú)法修改。

六、Runtime Asssociate方法關(guān)聯(lián)的對(duì)象，需要在dealloc中釋放?

• 不會(huì)，因?yàn)樵赿ealloc中會(huì)自動(dòng)釋放掉關(guān)聯(lián)的對(duì)象，在關(guān)聯(lián)對(duì)象的時(shí)候，isa中記錄了是否有關(guān)聯(lián)對(duì)象。通過(guò)dealloc 釋放。執(zhí)行如下：objc_object::rootDealloc() -> object_dispose()->objc_destructInstance() ，在objc_destructInstance() 這里面會(huì)根據(jù)isa指針下的has_assoc標(biāo)記來(lái)判斷是否有關(guān)聯(lián)對(duì)象，如果有會(huì)自動(dòng)釋放的。

七、 [self class]和[super class]的區(qū)別？

• 主要是他們方法查找順序不一樣。[super class]中，其中super 是語(yǔ)法的 關(guān)鍵字，可以通過(guò)clang 看super的本質(zhì)，這是編譯時(shí)的底層源碼，其中第一個(gè)參數(shù)是消息接收者，是一個(gè)__rw_objc_super結(jié)構(gòu)
• [self class]就是發(fā)送消息 objc_msgSend，消息接收者是self，方法編號(hào) class
• [super class] 本質(zhì)就是objc_msgSendSuper，消息的接收者還是 self，方法編號(hào) class，在運(yùn)行時(shí)，底層調(diào)用的是_objc_msgSendSuper2
• 實(shí)際運(yùn)行時(shí)，[super class]在匯編層執(zhí)行直接從superclass父類(lèi)開(kāi)始搜索,節(jié)約了一輪查找資源， objc_msgSendSuper2 會(huì)更快，直接跳過(guò)self的查找