常用到的OC语言知识剖析

在我们的开发过程中，经常被忽视，但经常使用的语法知识，虽然我们懂得如何运用，但是，对于他们的实现原理我们又掌握了多少呢？在职场面试的我们又该如何去应对这方面的问题呢？下面让我们一起来探讨一下，这方面的底层实现吧！

简介

本章所涉及到了分类、扩展、关联对象、代理、通知、KVO、KVC、关键字（copy,weak,assign,strong,atomic,nonatomic等语义）等相关的使用方法以及内部原理实现。

一、分类Category

(1) Category的用途是什么？

• 可以声明私有方法
• 分解体积庞大的类文件
• 把Framework的私有化方法公开

(2) Category的特点是什么？

1. Category是在运行决议的：所谓运行的决议：就是说在编译该分类的时候，并没有将该分类的内容附加到宿主类上面，而是，在运行的某一时刻，运用runtime将该分类的内容添加到该宿主类的上面的。扩展是编译时是决议。
2. 能为系统类添加分类，但是不能为宿主类添加扩展。

(3) 分类中可以添加哪些内容？

1. 添加方法（实例方法、类方法）、属性（只生成get\set 方法，并没有产生相应的实例变量）、添加协议
2. 也可以使用关联对象，添加实例变量。

(4) 分类的原理流程是什么？

我们结合runtime代码实现来讲述一下。

1. 最初的调用方法
   remethodizeClass-->判别是哪一种分类（类方法、实例方法）-->尝试获取所有未完成整合的分类（unattachedCategoriesForClass）---->就将未完成整合的分类，拼接到宿主类上面（attachCategories）
2. 如何进行拼接的呢？？
   attachCategories-->判断是否有分类-->判别是哪一种分类（类方法、实例方法）--->创建一个分类的方法列表（method_list_t）-->对分类cats进行倒叙遍历，并添加到分类的方法列表中-->通过attachLists方法将分类的方法附加到宿主类的上面。
3. 具体实现：
   attachLists-->判断是否有分类-->更改原有宿主的方法总数-->根据新总数重新分配内存-->并通过内存移动（memmove）内存拷贝（memcpy）来完成分类附加到宿主类的任务，从而使宿主类具有分类的方法。

(5) 简要总结

Category 具有运行时决议、同时可以为系统类的添加分类的特点，所谓运行时决议，就是在运行中，通过runtime将分类的内容附加到宿主类上面。当一个类有多个分类，并在分类中声明了同名方法时，这些同名方法中最终会有一个方法的实现生效，到底是哪一个分类的方法有效呢？取决于该宿主类的分类的编译顺序，也就是最后参与编译的那个分类的方法实现会生效。这就是分类会“覆盖”原有宿主类的现象，这里的覆盖，宿主类方法仍然存在只是没有生效。

二、关联对象

通常情况，我们使用关联对象为分类添加实例变量。下面我们一起来学习一下它的具体的使用方法，可参考Demo中的事例代码。

1. 关联对象过程中主要涉及的方法

• objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key);-->(获取关联)
• objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key, id _Nullable value, objc_AssociationPolicy policy);-->设置关联
• objc_removeAssociatedObjects(id _Nonnull object);--> 移除关联

相对应的参数注释：

• object 关联的源类对象
• key 关键的key 可以使用一个@selector()选择器或者在分类中的声明的方法，也可以使用_cmd（是类型SEL的指针）,也可以使用静态的变量的地址，只要的是，恒定不变的地址值就可以。
• value 是要附加到源类的实例的变量的值，如果想移除该源类的关联，就可以设置 value=nil 就可以了。
• policy 与关联引用相关的策略（使用的策略取决于在分类中的声明时的语义）。

2. 如何将一个实例变量关联到源类对象？？关联的对象存储到了什么地方？？
我们再次结合runtime实现代码的来学习一下。
打开Xcode 代码目录：

代码目录
我们以设置对象关联的方法为例：
调用_object_set_associative_reference方法，在该方法中，

1. 首先根据策略值对value进行处理-->newValue
   通过AssociationsManager获取全局容器AssociationsHashMap-->根据对象的指针地址按位取反作为该对象在AssociationsHashMap存储的对象指针。
2. newValue != nil -->获取ObjectAssociationsMap 如果说本次进行关联的时候，之前有其他对象进行关联过，那么获得就不为空，否则，为空。

• i != associations.end()(非第一次)-->根据对象关联的对象指针获取所关联的ObjectAssociationMap（对象关联的map）-->在对象关联的map中，根据我们传递的key进行查找-->如果说查找到了将value更换成最新的，如果没有查到，就进行创建一个ObjcAssociation，将newValue，policy组成的数据封装成ObjcAssociation并与key映射到ObjectAssociationMap[(*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);]
• i == associations.end()（第一次）-->创建一个ObjectAssociationMap-->将ObjectAssociationMap与disguised_object（对象指针）映射到AssociationsHashMap中（ObjectAssociationMap refs = new ObjectAssociationMap;
  associations[disguised_object] = refs;）-->将newValue，policy组成的数据封装成ObjcAssociation并与key映射到ObjectAssociationMap[(refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);]-->附加到相应的源对象上面。

3. newValue == nil-->根据对象获取对象关联Map(ObjectAssociationMap)-->查找到了，就根据key从ObjectAssociationMap获取ObjcAssociation，获取到了，就进行了一个擦出的操作,取消对象关联。

具体的数据结构
objcAssociation(policy,value)-->ObjectAssociationMap(key,objcAssociation)映射到-->(ObjectAssociationMap)----->实际上是放在AssociationsHashMap中的（通过当前被关联对象的指针值，来建立与ObjectAssociationMap的映射来实现将一个值关联到一个实例对象AssociationsHashMap上面来实现的。如下图所示：

数据结构 数据实现

总结
以上就是关联对象的运行流程。

三、扩展 EXtension

(1)一般使用扩展的用途？？

来添加私有属性,添加私有方法,声明私有成员

(2) Category的特点是什么？

• 编译时决议
• 只以声明的方式存在，多数情况下，寄生于宿主类的.m中.
• 不能为系统类添加扩展。

具体的使用方法,可参考Demo中的事例代码。

四、代理 Delegate

(1) 什么是代理 Delegate ？

• 代理是一种软件设计模式
• iOS当中以@protocol形式表现出来
• 传递方式是一对一。（通知一对多）

(2)代理的工作流程（协议、代理方、委托方）：

1. 委托方，要求代理方需要实现的全部接口，定义在协议（属性、方法）当中；由代理方按照协议进行方法的实现；可能需要一个返回值，返回一个处理结果，给委托方（协议方法调用方）；委托方需要调用代理方遵从的协议中的方法；

如下图所示：

流程图

2. 代理以及委托方是以怎样的关系存在的？？

• 一般我们会在委托方当中，声明为weak以规避循环引用。
• 代理方会强持有他的委托方，而此时，委托方需要有一个代理方的声明为弱引用（weak），这样就规避了循环引用。 就是我们声明delegate的 weak 语义。

五、通知 Notification

(1)什么是通知？

• 通知是使用观察者模式来实现的，用于跨层传递消息的机制。（网络层--数据层---业务逻辑层---UI层）
• 传递方式一对多。

(2)如何实现？？

在通知中心可能会维持一个Map表或者是字典：NotificationMap(key是notificationName Value:是通知列表（Observers_list包含通知接受的观察者（Observer）以及观察者调用的方法）)

如图所示：

通知机制

六、观察者 KVO

(1)什么是KVO?

• KVO全称为Key-value observing 的缩写
• KVO的实现模式是观察者模式。
• Apple 运用了 isa混写（isa-swizzling）来实现了KVO

(2)isa-swizzling 是如何实现KVO的。

NSKVONotifying_A 是 A 的一个子类，之所以创建这样一个子类，就是为了重写父类的Setter方法，负责通知所有对象。

 *==============================
 NSKVONotifying_A的setter方法的具体的实现
 -(void)setValue:(id)obj{
     [self willChangeValueForKey:@"keyPath"];
     [super setValue:obj];
     [self didChangeValueFroKey:@"keyPath"];
 }
 =============================*

(2)KVO的实现机制是什么？

注册观察者（addObserverForPath:）--> 比如说：观察者观察对象A的成员变量或者属性 --> 系统会为我们动态生成一个NSKVONotifying_A的类 --> 又会将原来指向A的isa 指针 指向了 NSKVONotifying_A 类,现在创建 NSKVONotifying_A 类的时候，会重写A 的setter方法，在重写的setter方法中，会首先调用 [self willChangeValueForKey:@"keyPath"];接着调用父类的setter方法 [super setValue:obj];最后调用 [self didChangeValueFroKey:@"keyPath"];（如上代码）在调用最后的didChangeValueFroKey方法的时候，会出发观察者的observeValueForKeyPath方法，从而完成整个的观察者的工作流程。

(3)如何手动添加KVO？

如下添加即可：
[self willChangeValueForKey:@"value"];
_value += 1;
[self didChangeValueForKey:@"value"];
以上我们所熟知的观察的模式KVO。接下来，我们来思考这样两个问题。
1. 使用KVC给变量赋值，会触发KVO吗？
答案是肯定的，因为在使用KVC赋值的时候，触发了对象的setter方法，在Demo的有相应的印证代码。

2. 直接给成员变量赋值，会触发KVO吗？
答案：不能触发KVO的。从KVO的实现机制中，我们知道，系统为我们提供的KVO相当于在我们的setter 方法中插入了两行代码willChangeValueForKey：和 didChangeValueForKey：，那么我们是否也可以在成员变量赋值的时候，手动的添加这两行代码，来模拟系统的setter方法，来实现KVO呢，答案是肯定。这就是我们手动添加KVO的一个运用场景。具体实现，可参考Demo中的事例代码。

七、键值编码 KVC

(1)什么是KVC?

• KVC Key-value coding的缩写.
• (id)valueForKey:(NSString *)key;
• -(void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;

(2)valueForKey 的系统实现流程：

首先：会判断通过Key访问的实例变量是否有相应的get方法，如果存在，就直接调用，然后结束。如果不存，就会判断实例变量是否存在，通过+(BOOL)accessInstanceVariablesDirectly判断实例变量是否存在,默认值为YES(key与成员变量相同或者相似都会返回YES)。如果不存，系统会调用当前实例的valueForUndefinedKey:方法，然后会抛出一个为定义Key 的异常，然后结束valueForKey的调用流程。

(3)访问器方法是否存在的判断规则：getKey key isKey 都说get方法存在。

实例变量说明：_key_isKey\key\isKey 都可以说明key成员变量存在。
如图所示：

valueForKey实现流程

(4)setValue:forKey:的流程同valueForKey:基本相同。

setValue:forKey:实现流程

(5)我们使用键值编码，是否会破坏面向对象的编程方法？

会。如果我们知道了一个类的私有的成员变量，我们就可以使用键值编码进行更改与访问：类似这种：[obj setValue:@2 forKey:@"value"];

八、属性关键字

(1)常用的属性关键字

分成三类：读写权限、引用计数、原子性

• 读写权限（readonly, readwrite）
• 引用计数（retain/strong，assign/unsafe_unretain, weak, copy）
• 原子性：atomic 保证赋值和获取线程安全的，并不能保证其操作与访问的安全性。比如修饰的是数组：对数组进行赋值或者获取，可以保证线程安全的。对于数组的添加和删除，则不能保证线程安全。

(2) weak 和 assign 区别 ？？

• assign 特点：

1. 修饰数据类型
   2.在修改对象时，引用计数不改变
2. 会产生悬垂指针（在修饰的对象被释放掉后，其仍然指向该对象的内存地址。）（引起内存泄漏，野指针）

• weak 特点：
  1.修饰对象类型

2. 不改变被修饰对象的引用计数。
3. 所指代的对象在被释放后，会自动置为nil.

(3)weak 指针在被废弃之后，为何会被置为nil呢？

该问题会在以后的学习中，解答。

(4)如何区别深拷贝&&浅拷贝?

• copy 的特点: 浅拷贝 拷贝的仅仅是指针，内存并没有发生改变，也就说，原指针和拷贝后的对象，都指向一个内存空间，也就是说，浅拷贝是对内存地址的复制，目标对象指针和源对象指针指向同一片内存空间。而深拷贝：拷贝的不仅仅是指针，还拷贝了内存空间，也就是，这是两个内容完全相同的内存空间。
  总之，两者的区别是：

1. 是否开辟了内存空间
2. 是否会引起对象的引用计数的更改。

(5)对于使用copy关键字修饰的对象都有哪些特点呢？

如下图所示：

copy关键字的特点
总之，

• 可变对象的copy与mutableCopy 都是深拷贝，
• 不可变对象的copy是浅拷贝，mutableCopy 是深拷贝。
• copy 方法返回的都是不可变对象。

(6)浅拷贝与深拷贝的具体实现

• 浅拷贝（指针复制，不会创建一个新的对象）
  -(id)copyWithZone:(NSZone *)zone{
  return self;
  }
• 深拷贝(内容复制，会创建一个新的对象)
  -(id)copyWithZone:(NSZone *)zone{
  //创建新的对象空间
  Model1 *model = [[Model1 allocWithZone:zone]init];
  //属性也进行深层拷贝
  model.name = [self.name mutableCopy];
  return model;
  }

(7)MRC下如何重写retain修饰变量的setter方法？？

 @property(nonatomic,retain) id obj;
 -(void)setObj:(id)obj{
     if (_obj!=obj) {
     [_obj release];
     _obj = [obj retain];
     }
 }

为什么要进行判断_obj != obj;???
如果不进行判断？假设：_obj 与 obj 是同一个话，那么， [_obj release]; _obj 被释放，当我们在[obj retain];程序就会保存，Crash。

待续....