iOS 底層探索： 學習大綱 OC篇

前言

• 探索了一陣子的OC底層原理之后，我們通過下面幾個面試題復習一下。

目錄

• 1. Runtime是什么？
• 2. 方法的本質，sel是什么？IMP是什么？兩者之間的關系又是什么？
• 3. 方法的調用順序
• 4. Runtime是如何實現(xiàn)weak的，為什么可以自動置nil
• 5. 能否向編譯后得到的類中增加實例變量？能否向運行時創(chuàng)建的類中添加實例變量
• 6. Runtime Asssociate方法關聯(lián)的對象，需要在dealloc中釋放?
• 7. [self class]和[super class]的區(qū)別？
• 8. 內存平移問題

一、Runtime是什么？

• runtime是由C和C++匯編實現(xiàn)的一套API，為OC語言加入了 面向對象、以及運行時的功能
• 平時編寫的OC代碼，在程序運行的過程中，其實最終會轉換成runtime的C語言代碼， runtime是OC的幕后工作者
• 運行時是指將數(shù)據(jù)類型的確定由編譯時 推遲到了 運行時

舉例：category分類，添加屬性是無用的，調用屬性會crash，但是通過runtime動態(tài)關聯(lián)對象，重寫setter、getter方法的方式就可以實現(xiàn)分類的屬性。

二、方法的本質，sel是什么？IMP是什么？兩者之間的關系又是什么？

• 方法的本質：發(fā)送消息，消息會有以下幾個流程

  • 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 - lookUpImpOrForward

  • 查找不到消息：動態(tài)方法解析 - resolveInstanceMethod

  • 消息快速轉發(fā) - forwardingTargetForSelector

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

• sel是方法編號 - 在read_images期間就編譯進了內存 ，sel 相當于 一本書的目錄title

• imp是函數(shù)實現(xiàn)指針 ，找imp就是找函數(shù)的過程 ，imp 相當于 書本的頁碼

• 查找具體的函數(shù)就是想看這本書具體篇章的內容

  • 1、首先知道想看什么，即目錄 title - sel
  • 2、根據(jù)目錄找到對應的頁碼 - imp
  • 3、通過頁碼去翻到具體的內容

三、方法的調用順序

類的方法 和 分類方法 重名，如果調用，是什么情況？

• 如果同名方法是普通方法，包括initialize -- 先調用分類方法

  • 因為分類的方法是在類realize之后 attach進去的，插在類的方法的前面，所以優(yōu)先調用分類的方法（注意：不是分類覆蓋主類?。。?/li>
  • initialize方法什么時候調用？ initialize方法也是主動調用，即第一次消息時調用，為了不影響整個load，可以將需要提前加載的數(shù)據(jù)寫到initialize中

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

四、 Runtime是如何實現(xiàn)weak的，為什么可以自動置nil

• 初步回答：
  runtime 對注冊的類會進行布局，對于 weak 修飾的對象會放入一個 hash 表（弱引用表）中。 用 weak 指向的對象內存地址作為key，當此對象的引用計數(shù)為0的時候會 dealloc，假如 weak 指向的對象內存地址是a，那么就會以a為鍵， 在這個 weak表中搜索，找到所有以a為鍵的 weak 對象，從而設置為 nil。

• 細致回答：

  • 1.初始化時：runtime會調用objc_initWeak函數(shù)，初始化一個新的weak指針指向對象的地址。
  • 2.添加引用時：objc_initWeak函數(shù)會調用objc_storeWeak() 函數(shù)， objc_storeWeak()的作用是更新指針指向，創(chuàng)建對應的弱引用表。
  • 3.釋放時,調用clearDeallocating函數(shù)。clearDeallocating函數(shù)首先根據(jù)對象地址獲取所有weak 指針地址的數(shù)組，然后遍歷這個數(shù)組把其中的數(shù)據(jù)設為nil，最后把這個entry從weak表中刪除，最后清理對象的記錄。

當weak引用指向的對象被釋放時，如何去處理weak指針？

1、調用objc_release
2、因為對象的引用計數(shù)為0，所以執(zhí)行dealloc
3、在dealloc中，調用了_objc_rootDealloc函數(shù)
4、在_objc_rootDealloc中，調用了object_dispose函數(shù)
5、調用objc_destructInstance
6、最后調用objc_clear_deallocating

簡單來說：
a. 從weak表中獲取被釋放對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. 從引用計數(shù)表中刪除廢棄對象的地址為鍵值的記錄

五、能否向編譯后得到的類中增加實例變量？能否向運行時創(chuàng)建的類中添加實例變量？

• 問題一： 不可以。 因為編譯好的實例變量存放的位置在ro，一旦編譯完成，內存結構就完全確定了，無法修改。
• 問題二：在register注冊前，可以添加。但是調用運行時register注冊后，就完成了內存的注入，內存結構確定了，無法修改。

六、Runtime Asssociate方法關聯(lián)的對象，需要在dealloc中釋放?

• 不會，因為在dealloc中會自動釋放掉關聯(lián)的對象，在關聯(lián)對象的時候，isa中記錄了是否有關聯(lián)對象。通過dealloc 釋放。執(zhí)行如下：objc_object::rootDealloc() -> object_dispose()->objc_destructInstance() ，在objc_destructInstance() 這里面會根據(jù)isa指針下的has_assoc標記來判斷是否有關聯(lián)對象，如果有會自動釋放的。

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 是語法的 關鍵字，可以通過clang 看super的本質，這是編譯時的底層源碼，其中第一個參數(shù)是消息接收者，是一個__rw_objc_super結構
• [self class]就是發(fā)送消息 objc_msgSend，消息接收者是self，方法編號 class
• [super class] 本質就是objc_msgSendSuper，消息的接收者還是 self，方法編號 class，在運行時，底層調用的是_objc_msgSendSuper2
• 實際運行時，[super class]在匯編層執(zhí)行直接從superclass父類開始搜索,節(jié)約了一輪查找資源， objc_msgSendSuper2 會更快，直接跳過self的查找