OC 語法底層基礎

分類（實現機制，原理等）

分類都做了哪些事情？

聲明一些私有方法（對外不暴露）
分解體積龐大的類文件（根據不同功能組織到不同的分類中，方便多人共同開發一個類）
把Framework的私有方法公開
模擬多繼承（可以模擬多繼承的還有protocol、NSProxy）

特點

運行時決議（只有在運行時纔會通過runtime添加到宿主類中）
可以爲系統類添加分類
分類可以訪問原來類的成員變量
分類如果和原來類有同名方法，優先調用分類的（分類(最後參與編譯)—>原來類->父類）

分類中都可以添加哪些內容？

實例方法
類方法
協議
屬性（實際上只聲明瞭getter和setter方法，並未在分類中添加實例變量(可以通過關聯對象添加實例變量)）

Category的底層結構

typedef struct category_t *Category;
struct category_t {
    const char *name;   //分類的名稱
    classref_t cls;     //所屬的宿主類類名
    struct method_list_t *instanceMethods;  //實例方法列表
    struct method_list_t *classMethods;     //類方法列表
    struct protocol_list_t *protocols;      //分類所實現的協議列表
    struct property_list_t *instanceProperties; //實例屬性列表

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return classMethods;
        else return instanceMethods;
    }
    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta, struct header_info *hi);
};

分類加載調用棧：

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-n8gyviLP-1584405995454)(media/15457312839940/15457936552352.jpg)]
images (指的是鏡像而不是圖片)

源碼解讀順序

objc-os.mm
- _objc_init
- map_images
- map_images_nolock
objc-runtime-new.mm
- _read_images
- remethodizeClass
- attachCategories
- attchLists
- realloc、memmove 、memcpy
分類添加的方法可以"覆蓋(不是覆蓋只是分類的方法比原類的方法靠前)"原類方法
同名分類方法誰能生效取決於編譯順序
名字相同的分類會引起編譯報錯

實現原理

Category 編譯之後的底層結構是 struct category_t，裏面存儲着分類的對象方法、類方法、屬性、協議等信息
在程序運行時，Runtime 會將 Category 的數據，合併到類信息中

Category 的加載處理過程

通過 Runtime 加載某個類的所有的 Category 數據
把所有 Category 的方法、屬性、協議數據，合併到一個大數組中，後面把參與編譯的Category 數據，會在數組的前面（會優先調用）
將合併後的分類數據（方法、屬性、協議），插入到類原來數據的前面(memmove、 memcpy)
分類最後參與編譯，分類的方法列表會追加到原來類的方法列表中，並且是在前面，所以調用類的方法時去方法列表中找的時候先找到前面分類的實現，類似被覆蓋的效果（ memmove memcpy，先把原來的方法往後移動，再把分類的方法列表拷貝到原來的位置）

常見面試題

Category 和 Class Extension 的區別是什麼？
- Class Extension 在編譯的時候(編譯時決議)，他的數據就已經包含在類信息中
- Category 是在運行時(運行時決議)，纔會將數據合併到類信息中
- 擴展只以聲明的形式存在，多數情況下寄生於宿主類的.m文件中；
- 不能爲系統類添加擴展，分類可以爲系統類添加擴展
Category 中有 load 方法嗎？ load 方法是什麼時候調用的？ load 方法能繼承嗎？
- 有load 方法
- load 方法在 Runtime 加載類、分類的時候調用
- load 方法可以繼承，但是一般情況下不會主動去調用 load 方法，都是讓系統自動調用
laod initialize 方法的區別是什麼？他們在 Category 中的調用順序？以及出現繼承時他們之間的調用過程？
- 區別：
  - 1、調用方式的區別：
    - load 是根據函數地址直接調用
    - initialize 是通過 objc_msgSend 調用
  - 2、調用時刻的區別：
    - load 是 runtime 加載類、分類的時候調用（只會調用1次）
    - initialize 是類第一次接受到消息的時候調用，每一個類只會 initialize 一次（父類的initialize 可能會被調用多次）
- 調用順序：
  - load
    - 先調用類的 load
      - 先編譯的類，優先調用load
      - 調用子類的load 之前，會先調用父類的load
    - 再調用分類的load
      - 先調用的分類，優先調用load
  - initialize
    - 先初始化父類
    - 再初始化子類（可能最終調用的是父類的initialize 方法）
Category 能否添加成員變量？如果可以，如何給Category 添加成員變量？
- 不能直接給 Category 添加成員變量，但是可以間接實現 Category 有成員變量的效果

load 方法

+load 方法會在 runtime 加載類、分類時調用
每個類、分類的 +load 在程序運行過程中只調用一次
調用順序
- 先調用類的 +load
  - 按照編譯先後順序調用(先編譯，先調用)
  - 調用子類的 +load 之前會先調用父類的 +load 方法
- 再調用分類的 +load
  - 按照編譯先後順序調用（先編譯，先調用）

objc4源碼解讀過程：objc-os.mm

 _objc_init
 load_images
 prepare_load_methods
     schedule_class_load
     add_class_to_loadable_list
     add_category_to_loadable_list

 call_load_methods
     call_class_loads
     call_category_loads
     (*load_method)(cls, SEL_load)

+load方法是根據方法地址直接調用，並不是經過objc_msgSend函數調用

initialize 方法

+initialize 方法會在類 第一次接收到消息時調用
調用順序：
- 先調用父類的 +initialize , 再調用子類的 +initialize(沒有用到子類（沒有繼承關係）就只調用類的 +initialize。分類調用 +initialize 與編譯順序有關係)
- 先初始化父類，再初始化子類，每個類只會初始化1次
+initialize 和 + load 區別是:
- +initialize 是通過 objc_msgSend 進行調用的
  - 如果子類沒有實現+initialize ，會調用父類的 +initialize（所以父類的+initialize 可能會被調用多次）
  - 如果分類實現了 +initialize 就會覆蓋本身類的 +initialize 調用
- +load方法是根據方法地址直接調用，並不是經過objc_msgSend函數調用

objc4源碼解讀過程

objc-msg-arm64.s
    objc_msgSend
objc-runtime-new.mm
    class_getInstanceMethod
    lookUpImpOrNil
    lookUpImpOrForward
     _class_initialize
     callInitialize
     objc_msgSend(cls, SEL_initialize)

關聯對象

類和分類添加屬性的區別

類添加屬性會自動生成成員變量，getter和setter 方法聲明和對應的實現
分類添加屬性會自動生成成員變量，getter和setter 方法聲明，但是不會生成實現

{
    int _age;
}
- (void)setAge:(int)age;
-(int)age;

//@property (nonatomic,assign) int age;
/*
 以上代碼
 1、會自動生成成員變量
 2、生成 setter 和 getter 方法的聲明
 3、生成 setter 和 getter 方法的實現
 */
 - (void)setAge:(int)age {
    _age = age;
}
-(int)age {
    return _age;
}

分類添加“成員變量”

關聯對象並不是把成員變量添加到實例對象的屬性列表中，而是自己維護的一個 hashMap

//添加關聯對象
void objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key,id _Nullable value, objc_AssociationPolicy policy)
//獲取關聯對象                        
id objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key)  
//移除所有的關聯對象  
void objc_removeAssociatedObjects(id _Nonnull object)

@implementation Person (Test)

/* key 的方式可以寫成多種形式
 static void *MyKey = &MyKey;
 objc_setAssociatedObject(obj, MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
 objc_getAssociatedObject(obj, MyKey)
 
 static char MyKey;
 objc_setAssociatedObject(obj, &MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
 objc_getAssociatedObject(obj, &MyKey)
 
 使用屬性名作爲key
 objc_setAssociatedObject(obj, @"property", value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
 objc_getAssociatedObject(obj, @"property");
 
 使用get方法的@selecor作爲key (常用的方式)
 objc_setAssociatedObject(obj, @selector(getter), value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
 objc_getAssociatedObject(obj, @selector(getter))
 */
- (void)setName:(NSString *)name {
    objc_setAssociatedObject(self, @"name", name, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}
- (NSString *)name {
    return objc_getAssociatedObject(self, @"name");
}
//常用以下方式
- (void)setWeight:(int)weight {
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(weight), @(weight), OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}
- (int)weight {
    //_cmd = @selector(weight)
    return [objc_getAssociatedObject(self, _cmd) intValue];
}
@end

關聯對象的實現

實現關聯對象技術的核心對象有
- AssociationsManager
- AssociationsHashMap
- ObjectAssociationMap
- ObjcAssociation

源碼解讀：
class AssociationsManager {
    static AssociationsHashMap *_map;
    ......
};

//key ： disguised_ptr_t       value ： ObjectAssociationMap *
class AssociationsHashMap : public unordered_map<disguised_ptr_t, ObjectAssociationMap *, DisguisedPointerHash, DisguisedPointerEqual, AssociationsHashMapAllocator>

// key : ObjcAssociation   value : ObjectPointerLess 
class ObjectAssociationMap : public std::map<void *, ObjcAssociation, ObjectPointerLess, ObjectAssociationMapAllocator>

class ObjcAssociation {
        uintptr_t _policy;
        id _value;
        ......
}

關聯對象的原理
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-yhnJKWcU-1584405995456)(media/15457312839940/15638762809616.jpg)]

AssociationsManager 是一個全局的管理者，內部是一個字典(AssociationsHashMap) ,key 是傳進去的object對象，value 也是一字典（ObjectAssociationMap ），key 是第三個參數 key ，value 是一個 ObjcAssociation ，裏面存放的是 policy 和 value

擴展（Extension 和分類的區別）

一般用擴展做什麼？

聲明私有屬性
聲明私有方法（便於閱讀，沒有太大意義）
聲明私有成員變量

分類和擴展的區別

擴展是編譯時決議，而分類是運行時決議；
擴展只以聲明的形式存在，多數情況下寄生於宿主類的.m文件中；
不能爲系統類添加擴展，分類可以爲系統類添加擴展

代理

介紹代理

準確來說是一種設計模式（代理模式）
iOS中以@protocol 形式體現
傳遞方式一對一

工作流程

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-iQpEWr0F-1584405995457)(media/15457312839940/15815242180051.jpg)]
協議中可以定義方法和屬性

使用注意

一般聲明爲 weak 以規避循環引用

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-FnFKaUzo-1584405995460)(media/15457312839940/15458089417658.jpg)]

通知實現機制（ NSNotification 原理）

特點

使用觀察者模式來實現的用於跨層傳遞信息的機制;
傳遞方法是一對多;
通知是松耦合的，通知方不需要知道被通知方的任何情況，而 delegate 不行
通知的效率比 delegate 略低

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-HMsIe6FB-1584405995462)(media/15457312839940/15841812461183.jpg)]

如何實現通知機制？

NSNotificationCenter 內部會維護一個map表(字典) ，key 是 notificationName value 是 一個數組列表
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-uCCIVU3D-1584405995464)(media/15457312839940/15458092549569.jpg)]

KVO (實現機制)

什麼是KVO ？KVO 的實現機制是什麼？

KVO 是 OC 對觀察者設計模式的一種實現；
使用了isa混寫(isa-swizzling)來實現的；（其實就是在調用了addObserver:之後系統動態創建一個派生類（NSKVONotifying_XXX），並把isa 指針指向了派生類）
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-gss2VyP1-1584405995465)(media/15457312839940/15458095894570.jpg)]
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-WE1zJyGN-1584405995466)(media/15457312839940/15458099584582.jpg)]
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-oD8tGHiD-1584405995468)(media/15457312839940/15458099689254.jpg)]
通過KVC 設置的value 能否生效？爲什麼？
能夠生效；
考察的KVC的實現機制，KVC 調用的時候會調用setter方法，而 setter 方法被派生類重寫了，就會調用派生類的方法，這樣就會觸發KVO 。
通過成員變量直接賦值value 能否生效？(手動KVO)
不能夠生效；
通過添加 willChangeValueForKey: 和 didChangeValueForKey:使其生效。

觸發KVO 的方式：

使用setter 方法改變值 KVO 纔會生效。
使用setValue:forKey: 改變值KVO 纔會生效
成員變量直接修改需要手動添加KVO 纔會生效

KVC

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-GyWStZ7I-1584405995475)(media/15457312839940/15458120083176.jpg)]
KVC就是指iOS的開發中，可以允許開發者通過Key名直接訪問對象的屬性，或者給對象的屬性賦值。而不需要調用明確的存取方法。這樣就可以在運行時動態地訪問和修改對象的屬性。而不是在編譯時確定，這也是iOS開發中的黑魔法之一。很多高級的iOS開發技巧都是基於KVC實現的

通過鍵值編碼是否有違背面向對象的編程思想？
知道一個類或者實例內部私有成員名稱的情況下可以通過KVC 進行設置和取值的，是破壞了面向對象編程思想的。

KVC 原理

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-uXEWHm3N-1584405995476)(media/15457312839940/15458122258873.jpg)]

訪問器方法是否存在流程：
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-hvcrrAcC-1584405995477)(media/15457312839940/15458122868788.jpg)]

實例變量說明：
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-WYZcfyk3-1584405995478)(media/15457312839940/15458123529484.jpg)]

setValue:forKey: 調用流程:

setKey _setKey
accessInstanceVariablesDirectly 返回YES
_key _isKey key isKey

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-U3e4MR4I-1584405995479)(media/15457312839940/15458124088385.jpg)]

程序優先調用set:屬性值方法，代碼通過setter方法完成設置。注意，這裏的是指成員變量名，首字母大小寫要符合KVC的命名規則，下同
如果沒有找到setName：方法，KVC機制會檢查+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法有沒有返回YES，默認該方法會返回YES，如果你重寫了該方法讓其返回NO的話，那麼在這一步KVC會執行setValue：forUndefinedKey：方法，不過一般開發者不會這麼做。所以KVC機制會搜索該類裏面有沒有名爲的成員變量，無論該變量是在類接口處定義，還是在類實現處定義，也無論用了什麼樣的訪問修飾符，只在存在以命名的變量，KVC都可以對該成員變量賦值。
如果該類即沒有set：方法，也沒有_成員變量，KVC機制會搜索_is的成員變量。
和上面一樣，如果該類即沒有set：方法，也沒有_和_is成員變量，KVC機制再會繼續搜索和is的成員變量。再給它們賦值。
如果上面列出的方法或者成員變量都不存在，系統將會執行該對象的setValue：forUndefinedKey：方法，默認是拋出異常。
即如果沒有找到Set方法的話，會按照_key，_iskey，key，iskey的順序搜索成員並進行賦值操作。
如果開發者想讓這個類禁用KVC，那麼重寫+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法讓其返回NO即可，這樣的話如果KVC沒有找到set:屬性名時，會直接用setValue：forUndefinedKey：方法。

valueForKey 調用流程：

getKey key isKey _key
accessInstanceVariablesDirectly 返回yes
_key _isKey key isKey

首先按get,,is的順序方法查找getter方法，找到的話會直接調用。如果是BOOL或者Int等值類型，會將其包裝成一個NSNumber對象。
如果上面的getter沒有找到，KVC則會查找countOf,objectInAtIndex或AtIndexes格式的方法。如果countOf方法和另外兩個方法中的一個被找到，那麼就會返回一個可以響應NSArray所有方法的代理集合(它是NSKeyValueArray，是NSArray的子類)，調用這個代理集合的方法，或者說給這個代理集合發送屬於NSArray的方法，就會以countOf,objectInAtIndex或AtIndexes這幾個方法組合的形式調用。還有一個可選的get:range:方法。所以你想重新定義KVC的一些功能，你可以添加這些方法，需要注意的是你的方法名要符合KVC的標準命名方法，包括方法簽名。
如果上面的方法沒有找到，那麼會同時查找countOf，enumeratorOf,memberOf格式的方法。如果這三個方法都找到，那麼就返回一個可以響應NSSet所的方法的代理集合，和上面一樣，給這個代理集合發NSSet的消息，就會以countOf，enumeratorOf,memberOf組合的形式調用。
如果還沒有找到，再檢查類方法+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly,如果返回YES(默認行爲)，那麼和先前的設值一樣，會按_,_is,,is的順序搜索成員變量名，這裏不推薦這麼做，因爲這樣直接訪問實例變量破壞了封裝性，使代碼更脆弱。如果重寫了類方法+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly返回NO的話，那麼會直接調用valueForUndefinedKey:方法，默認是拋出異常。

屬性關鍵字（weak/assign/copy/strong）

讀寫權限
原子性
引用計數

讀寫權限

readonly
readwrite（默認）

原子性

atomic (默認)
賦值和獲取是線程安全的(成員屬性的直接賦值和獲取) 不代表操作和訪問，比如說對一個數組的賦值和獲取是線程安全的，但是對數組進行操作比如添加和移除是不保證線程安全的。
nonatomic

引用計數

retain(MRC)/strong(ARC)
assign/unsafe_unretained(MRC ARC幾乎不行)
weak/copy
assgin 和 weak 區別：

assgin:
- 修飾基本數據類型，比如int Bool 等。
- 修飾對象類型時，不改變其引用計數。
- 會產生懸垂指針。（assgin 修飾的對象被釋放後，assgin指針仍然指向原來對象的地址，如果繼續訪問的話就會導致異常）
weak：
- 不改變被修飾對象的引用計數
- 所指對象在被釋放之後會自動置爲nil。
相同點：都不改變引用計數。
- 爲什麼weak 修飾的對象被釋放之後會自動置爲nil ?<內存管理章節>
copy(深拷貝淺拷貝重點)
- 淺拷貝是對內存地址的複製，讓目標對象指針和源對象指向同一片內存空間。
  - 會增加引用計數
  - 並未發生新的內存分配
- 讓目標對象指針和源對象指針指向兩片內容相同(不是同一塊內存)的內存空間。
  - 不會增加引用計數
  - 產生了新的內存分配
- 區分
  - 看是否有新的內存分配
  - 看是否增加引用計數
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-8BYPcfVa-1584405995481)(media/15457312839940/15840938160407.jpg)]

可變對象copy 和 mutableCopy 都是深拷貝。
不可變對象的copy 是淺拷貝，mutableCopy 是深拷貝。
copy 方法返回的都是不可變對象

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-gwD8QIuz-1584405995481)(media/15457312839940/15458149050100.jpg)]

MRC下如何重寫retain 修飾變量的setter 方法？
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-aIX2m0tn-1584405995483)(media/15457312839940/15458150305498.jpg)]

OC 語法底層基礎

OC 語法底層基礎

文章目錄

分類（實現機制，原理等）

分類都做了哪些事情？

特點

分類中都可以添加哪些內容？

Category的底層結構

分類加載調用棧：

實現原理

Category 的加載處理過程

常見面試題

load 方法

initialize 方法

關聯對象

類和分類添加屬性的區別

分類添加“成員變量”

關聯對象的實現

擴展（Extension 和分類的區別）

一般用擴展做什麼？

分類和擴展的區別

代理

介紹代理

工作流程

使用注意

通知實現機制（ NSNotification 原理）

特點

如何實現通知機制？

KVO (實現機制)

什麼是KVO ？KVO 的實現機制是什麼？

觸發KVO 的方式：

KVC

KVC 原理

setValue:forKey: 調用流程:

valueForKey 調用流程：

屬性關鍵字 （weak/assign/copy/strong）

讀寫權限

原子性

引用計數

屬性關鍵字（weak/assign/copy/strong）