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OC基础知识总结 一
OC基础知识总结 一
$[timeformat('2021-10-08T11:10:47+08:00')]

一、 NSobject对象

  1. NSobject的本质类型是基于c,c++的结构体形式
  2. 系统分配了16个字节NSobject对象（通过malloc_size函数获得），但是内部只使用8个字节的空间(64bit环境下，通过class_getInstanceSize函数获得)，class_getInstanceSize创建类需要的大小，malloc_size实际分配的大小
  3. Objective-C中的对象，简称OC对象，主要可以分为3种：instance对象（实例对象）、class对象（类对象）、meta-class对象（元类对象）
  4. instance的isa指向class：当调用对象方法时，通过instance的isa找到class，最后找到对象方法的实现进行调用 class的isa指向meta-class：当调用类方法时，通过class的isa找到meta-class，最后找到类方法的实现进行调用：meta-class对象的isa指向基类的meta-class对象
    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
  5. struct objc_class的结构

二、 KVO

  1. KVO的全称是Key-Value Observing，俗称“键值监听”，可以用于监听某个对象属性值的改变
  2. 为啥会被修改属性值会被监听到，本质是对象指向类的对象变化(runtime动态生成的)，isa指向了NSnotifying_...然后去找Foundtion框架的_NSSet...ValueAndNotify函数
  3. _NSSet*ValueAndNotify的内部实现 willChangeValueForKey: 父类原来的setter didChangeValueForKey:内部会调用observer的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:方法

三、 KVC

  1. 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
  2. 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;
  1. setValue—会触发kvo,按照setKey:、_setKey查找，没有找到的话，继续查找accessInstanceVariablesDirectly，_key、_isKey、key、isKey查找成员变量，若没查到，报异常。 getValue— 按照getKey:、key、isKey、_key查找，没有找到的话，继续查找accessInstanceVariablesDirectly，_key、_isKey、key、isKey查找成员变量，若没查到，报异常。

四、 Category

  1. Category类方法均被存储在同一个类中，元类方法也被存储在自己的元类方法中。Category底层结构是struct category_t,里面有分类的对象方法、类方法、属性、协议信息。
  2. 分类是运行时，会把数据合并到类信息中 类扩展是编译时数据已包含在类中（把.h中的文件放到.m中）
  3. +load +load会在runtime加载类、分类时调用，在程序运行过程中只调用一次 +load的调用顺序：先调用类再调用分类，调用的先后顺序按照编译的先后顺序（先编译，后调用）, 调用子类的+load之前会先调用父类的+load
  4. Initialize initialize会在类第一次接受消息后调用，initialize是通过objc_msgSend进行调用，如果子类没有实现initialize，会调用父类（父类可能被调用多次） (先初始化父类，再初始化子类，每个类只会初始化1次) 如果分类实现了+initialize，就覆盖本身的+initialize调用。 一般先调用父类，再调用子类。
  5. 默认情况下，因为分类底层结构的限制，不能添加成员变量到分类中。但可以通过关联对象来间接实现, 关联对象提供了以下API: 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)
  6. 关联对象原理 关联对象可以理解为间接的添加成员变量 设置关联对象：void objc_setAssociatedObject(id object, const void * key, id value, objc_AssociationPolicy policy) 关联对象主要有AssociationsManager、AssociationsHashMap（object）、AssociationsMap（key）、ObjectAssociation(uintptr_t _policy、id _value)

五、 Block

  1. block是oc对象，有isa指针。_ NSGlobalBlock _ : _ _NSGlobalBlock : NSBlock : NSobject block是封装了函数调用以及函数调用环境的OC对象
  2. 内存分配形式：

  1. 在ARC环境下，编译器会根据情况自动将栈上的block复制到堆上，比如以下情况

    • block作为函数返回值时

    • 将block赋值给__strong指针时

    • block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法参数时

    • block作为GCD API的方法参数时

    • ARC下block属性的建议写法

      @property (strong, nonatomic) void (^block)(void);
@property (copy, nonatomic) void (^block)(void);
      • MRC下block属性的建议写法

      @property (copy, nonatomic) void (^block)(void);

  2. 当block内部访问了对象类型的auto变量时，如果block是在栈上，将不会对auto变量产生强引用 如果block被拷贝到堆上 会调用block内部的copy函数 copy函数内部会调用_Block_object_assign函数 _Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用

如果block从堆上移除 会调用block内部的dispose函数 dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数 _Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量（release） 5. __block修饰符

  1. 循环引用：对象引用block, block 又引用对象。 解决循环引用问题：用__weak、__unsafe_unretained解决 用__block解决（必须要调用block）

六、 Runtime

  1. 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. Runtime 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
  3. Runtime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
  4. isa指针 要想学习Runtime，首先要了解它底层的一些常用数据结构，比如isa指针 在arm64架构之前，isa就是一个普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址 从arm64架构开始，对isa进行了优化，变成了一个共用体（union）结构，还使用位域来存储更多的信息

Nonpointer：0，代表普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址，1，代表优化过，使用位域存储更多的信息 has_assoc：是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快 has_cxx_dtor：是否有C++的析构函数（.cxx_destruct），如果没有，释放时会更快 shiftcls：存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息 magic：用于在调试时分辨对象是否未完成初始化 weakly_referenced：是否有被弱引用指向过，如果没有，释放时会更快 deallocating：对象是否正在释放 extra_rc：里面存储的值是引用计数器减1 has_sidetable_rc：引用计数器是否过大无法存储在isa中，如果为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中 5． 消息发送

  1. 动态方法解析

7．消息转发

七、 RunLoop

  1. 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
  2. RunLoop的基本作用

  1. RunLoop与线程 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
  2. RunLoop相关的类

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 5. 添加Observer监听RunLoop的所有状态

6. RunLoop的运行逻辑
八、 多线程

  1. 常见的多线程
  2. GCD中有2个用来执行任务的函数 用同步的方式执行任务：dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block); queue：队列 block：任务 用异步的方式执行任务：dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block); GCD的队列可以分为2大类型 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）：可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务） 并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效 串行队列（Serial Dispatch Queue）让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务） 同步和异步主要影响：能不能开启新的线程 同步：在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力 异步：在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力 并发和串行主要影响：任务的执行方式 并发：多个任务并发（同时）执行 串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务

使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列（产生死锁） 3. 加锁的类型 OSSpinLock、os_unfair_lock、pthread_mutex、dispatch_semaphore、dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)、NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition、NSConditionLock、@synchronized

  1. 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 <libkern/OSAtomic.h>

  2. 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 <os/lock.h>

  3. 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 <pthread.h>

    pthread_mutex ? 条件

  4. NSLock、NSRecursiveLock NSLock是对mutex普通锁的封装

    NSRecursiveLock也是对mutex递归锁的封装，API跟NSLock基本一致

  5. NSCondition NSCondition是对mutex和cond的封装

  6. NSConditionLock NSConditionLock是对NSCondition的进一步封装，可以设置具体的条件值

  7. 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

8>.@synchronized @synchronized是对mutex递归锁的封装 源码查看：objc4中的objc-sync.mm文件 @synchronized(obj)内部会生成obj对应的递归锁，然后进行加锁、解锁操作

  1. 自旋锁、互斥锁比较

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

  1. atomic用于保证属性setter、getter的原子性操作，相当于在getter和setter内部加了线程同步的锁 可以参考源码objc4的objc-accessors.mm 它并不能保证使用属性的过程是线程安全的 九、 内存管理

  2. 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

  3. 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

  4. Tagged Pointer 从64bit开始，iOS引入了Tagged Pointer技术，用于优化NSNumber、NSDate、NSString等小对象的存储 在没有使用Tagged Pointer之前， NSNumber等对象需要动态分配内存、维护引用计数等，NSNumber指针存储的是堆中NSNumber对象的地址值 使用Tagged Pointer之后，NSNumber指针里面存储的数据变成了：Tag + Data，也就是将数据直接存储在了指针中 当指针不够存储数据时，才会使用动态分配内存的方式来存储数据 objc_msgSend能识别Tagged Pointer，比如NSNumber的intValue方法，直接从指针提取数据，节省了以前的调用开销 如何判断一个指针是否为Tagged Pointer？ iOS平台，最高有效位是1（第64bit） Mac平台，最低有效位是1

  5. oc对象内存管理 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);

  6. copy和mutableCopy

6． 自动释放池 自动释放池的主要底层数据结构是：__AtAutoreleasePool、AutoreleasePoolPage 调用了autorelease的对象最终都是通过AutoreleasePoolPage对象来管理的 每个AutoreleasePoolPage对象占用4096字节内存，除了用来存放它内部的成员变量，剩下的空间用来存放autorelease对象的地址 所有的AutoreleasePoolPage对象通过双向链表的形式连接在一起 AutoreleasePoolPage的结构 调用push方法会将一个POOL_BOUNDARY入栈，并且返回其存放的内存地址 调用pop方法时传入一个POOL_BOUNDARY的内存地址，会从最后一个入栈的对象开始发送release消息，直到遇到这个POOL_BOUNDARY id *next指向了下一个能存放autorelease对象地址的区域
7. Runloop和Autorelease iOS在主线程的Runloop中注册了2个Observer 第1个Observer监听了kCFRunLoopEntry事件，会调用objc_autoreleasePoolPush() 第2个Observer 监听了kCFRunLoopBeforeWaiting事件，会调用objc_autoreleasePoolPop()、objc_autoreleasePoolPush() 监听了kCFRunLoopBeforeExit事件，会调用objc_autoreleasePoolPop() 十、 性能优化

  1. 在屏幕成像的过程中，CPU和GPU起着至关重要的作用 CPU（Central Processing Unit，中央处理器）：对象的创建和销毁、对象属性的调整、布局计算、文本的计算和排版、图片的格式转换和解码、图像的绘制（Core Graphics） GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器）：纹理的渲染 在iOS中是双缓冲机制，有前帧缓存、后帧缓存
  2. 卡顿产生：当GPU和CPU的时间总和大于垂直信号来的过程 卡顿解决的主要思路 尽可能减少CPU、GPU资源消耗 按照60FPS的刷帧率，每隔16ms就会有一次VSync信号
  3. 卡顿优化 ? 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） 卡顿优化 ? 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
  4. 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 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 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．耗电 来源：CPU处理，Processing、网络，Networking、定位，Location、图像，Graphics 优化：尽可能降低CPU、GPU功耗；少用定时器 优化I/O操作 尽量不要频繁写入小数据，最好批量一次性写入 读写大量重要数据时，考虑用dispatch_io，其提供了基于GCD的异步操作文件I/O的API。用dispatch_io系统会优化磁盘访问 数据量比较大的，建议使用数据库（比如SQLite、CoreData） 网络优化 减少、压缩网络数据，如果多次请求的结果是相同的，尽量使用缓存 使用断点续传，否则网络不稳定时可能多次传输相同的内容 网络不可用时，不要尝试执行网络请求 让用户可以取消长时间运行或者速度很慢的网络操作，设置合适的超时时间 批量传输，比如，下载视频流时，不要传输很小的数据包，直接下载整个文件或者一大块一大块地下载。如果下载广告，一次性多下载一些，然后再慢慢展示。如果下载电子邮件，一次下载多封，不要一封一封地下载 定位优化 如果只是需要快速确定用户位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成后，会自动让定位硬件断电 如果不是导航应用，尽量不要实时更新位置，定位完毕就关掉定位服务 尽量降低定位精度，比如尽量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest 需要后台定位时，尽量设置pausesLocationUpdatesAutomatically为YES，如果用户不太可能移动的时候系统会自动暂停位置更新 尽量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，优先考虑startMonitoringForRegion: 硬件检测优化 用户移动、摇晃、倾斜设备时，会产生动作(motion)事件，这些事件由加速度计、陀螺仪、磁力计等硬件检测。在不需要检测的场合，应该及时关闭这些硬件
  5. 启动APP时，runtime所做的事情有 调用map_images进行可执行文件内容的解析和处理 在load_images中调用call_load_methods，调用所有Class和Category的+load方法 进行各种objc结构的初始化（注册Objc类牎⒊跏蓟喽韵蟮鹊龋 调用C++静态初始化器和__attribute__((constructor))修饰的函数 到此为止，可执行文件和动态库中所有的符号(Class，Protocol，Selector，IMP，)都已经按格式成功加载到内存中，被runtime 所管理
  6. 启动APP时，main APP的启动由dyld主导，将可执行文件加载到内存，顺便加载所有依赖的动态库 并由runtime负责加载成objc定义的结构 所有初始化工作结束后，dyld就会调用main函数 接下来就是UIApplicationMain函数，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法
  7. APP的启动优化 按照不同的阶段 Dyld：减少动态库、合并一些动态库（定期清理不必要的动态库） 减少Objc类、分类的数量、减少Selector数量（定期清理不必要的类、分类） 减少C++虚函数数量 Swift尽量使用struct Runtime：用+initialize方法和dispatch_once取代所有的__attribute__((constructor))、C++静态构造器、ObjC的+load Main：在不影响用户体验的前提下，尽可能将一些操作延迟，不要全部都放在finishLaunching方法中 按需加载