面试题

iOS常见面试题——Runtime

2019-12-01  本文已影响0人  空山和新雨

类

[self class]和[super class]返回的分别是什么？

[self class]会被编译器转化成 Objc_msgSend(self, @selector(class))

[super class]会被编译器转化成 objc_msgSendSuper(super, @selector(class))，super在这里只是一个结构体（objc_super），objc_super结构体重有一个 receiver的变量，也就是方法的接收者，这里的接收者也是当前对象self。

super实际调用的方法

所以这两个消息传递的接收者都是当前对象self，两个方法的运行结果也就相同，都会返回当前对象的class。

讲一下对象、类对象、元类跟元类的结构体是如何关联的？

所有的OC对象的基础结构体都是objc_object，而类和元类的结构体objc_class也是继承于objc_object的，所以类和元类其实也是一种“对象”。

objc_object有isa指针，对象、类对象、元类对象正是通过isa指针相连。

isa指向

为什么对象方法没有保存到对象的结构体里，而是保存在类对象的结构体里？

有以下几点好处：

  1. 假如保存在对象中，当我已经创建一个对象后，再为这个类动态的添加一个对象方法，这时由于已经创建的对象的内存布局已经确定，也就没办法添加这个方法了，这个对象就会有问题。也就无法实现动态添加方法的功能。

  2. 将对象方法保存在类对象类，那么所有的对象方法只要在类对象中保存一份即可，而不需要再每个对象里都保存一份，会节省大量的内存。

  3. 正是因为方法保存在类对象中，而每次调用时通过isa指针找到类对象再找到方法调用，才保证了OC语言的动态特性，方法可以动态添加、修改，否则就不能实现动态的效果。

  4. 在方法的实际调用中有这样的过程：先找缓存->在找当前类中的对象方法列表->再逐级查找父类的对象方法列表，通过把常用的方法放入缓存中，及提高了访问速度，也节省了不必要的内存开销。通过把对象方法放在父类才能很好的实现这个功能，放在对象中实现的话，就非常浪费内存。

class_ro_t和class_rw_t的区别？

根据结构体名称就可以得知一个是只读类型、一个是可读写型。

class_ro_t是class_rw_t的一个变量，用于保存宿主类的成员变量列表信息、协议列表、对象方法列表、属性列表信息（这三个列表都是一位数组），这些是在类注册到runtime中就固定了，无法再修改。

class_ro_t结构体

class_rw_t的成员变量除了class_ro_t之外，还有methods protocols property三个二维数组，之所以是二维数组是因为一个类可以有多个分类，而每个分类都可以有多个方法、协议、属性，所以就是二维数组。class_rw_t是可以动态修改的，当运行时动态的给一个类添加一个方法时，这个方法就保存在methods中。

class_rw_t结构体

这里再说明一下，类在编译时初始化时会创建class_ro_t结构体，里边的内容都是只读的，在运行时初始化会创建class_rw_t，将class_rw_t的ro指针指向之前创建的class_ro_t结构体，并将class_ro_t中的方法列表添加到class_rw_t的methodList中，在之后进行方法查找时就不需要再查class_ro_t了。

iOS中内省的几个方法？class方法和objc_getClass方法有什么区别？

内省是对象揭示自己作为一个运行时对象的详细信息的一种能力，这些信息包括对象在继承树上的位置、对象是否遵循特定协议、以及是否响应特定的消息。

NSObject协议和类定义了很多内省方法用于查询运行时信息，以便对对象的特征进行识别。

[self class]方法，获取当前对象的所属类，以此可以判断出非常多的信息，包括具有什么属性、方法、协议、成员变量等。

isKindOfClass方法和isMemberOfClass可以检查类是否从属某个类。

responseToSelector是否实现了特定方法

conformsToProtocol是否遵循了某个正式协议（对于非正式协议用responseToSelector来判断是否实现具体方法）

[obj class] 和 objc_getClass(obj)的区别：

objc_getClass方法返回的是isa指针的指向，而class主要是返回当前实例或类的Class

  1. 当obj为实例对象，两者都返回 类对象Class

  2. 当obj为类对象，class方法返回自身， objc_getClass方法返回元类对象

  3. 当obj为元类对象，class方法返回自身，objc_getClass方法返回根元类对象

  4. 当objc为根元类对象，class方法返回自身，objc_getClass方法返回自身


    isa指向图

SEL和IMP的区别？

SEL相当于是方法名，IMP则是函数实现，在类对象的方法缓存哈希表中，SEL和IMP相当于对应着key和value。

能否向编译后的类中增加实例变量？能否向运行时创建的类中添加实例变量？为什么？

不能，当一个类已经编译好了，它就已经注册到runtime中，其对象的内存布局已经确定，无法再修改。假如能修改的话，当我已经创建了一个对象A，这时这个A的内存大小和布局已经确定，如果这时动态向类A中增加一个Int型的变量，则意味着新的对象的内存大小和布局都要改变，而这个对象A已经确定下来无法改变，也就成了废对象，这会引起严重的后果。

但在运行时创建的类还没注册到runtime中，可以为其添加成员变量，因为此时的内存布局还未确定下来。

在运行时创建类的方法objc_allocateClassPair的方法名尾部为什么是pair（成对的意思）？

一个是类对象，一个是元类对象，所以是pair

消息机制

谈一谈对消息机制的理解

runtime的核心就是消息机制，而runtime又是OC语言的核心。当我们正常通过OC语言调用一个方法[obj func]时，并不是直接调用其函数实现，而是向obj对象发送了一个消息。至于具体的方法实现是什么，在编译时是并不知道的，只有在运行时才能确定下来。这就是消息机制，而通过这种消息的方式，则体现了OC语言的动态属性，使用起来更加灵活。

具体在调用[obj func]时，是在调用obj对象的名称为func的对象方法，对象方法是保存在类对象中的，所以obj会通过其isa指针找到其类对象，然后先查方法缓存中是否已经有此方法（具体查找方法为哈希查找）。如果没找到的话，就在类对象的对象方法列表中查找func方法（如果方法列表已经排过序就按二分法查找，如果没排序就按遍历查找，并且以先查找分类的方法，后查找宿主类的方法）。如果还没有查找到，就逐级查找父类的方法缓存和方法列表。如果找到func方法，就把其IMP缓存到obj的类对象的方法缓存中。如果到根类都没找到的话，就进入到消息转发流程。

objc在向一个对象发送消息的时候，发生了什么？

同上题

消息转发

消息转发的流程

  1. 动态解析环节：查看当前类有没有实现动态解析 +(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector 或者 +(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)selector 如果已经实现就调用。使用这个方法解决问题的前提是，相关方法的实现代码已经存在，只是要在运行时动态的插到类里面。此方法可以用来实现@dynamic（阻止编译器自动生成类方法）

  2. 快速转发环节：如果没实现就进入到快速转发流程 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)selector;将当前selector消息转发到其他对象上。

  3. 完整转发环节：如果还没实现则进入到最终的转发流程
    3.1 先调用-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)selector，根据selector返回一个方法签名，这个签名按规则包含了返回值类型、传参类型（最常见的“v@:”,v表示返回值为void类型，@表示参数为id类型，：表示参数为SEL）
    3.2 再调用 -（void）forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation;可以进行消息转发。如果已经重写了此方法，那么即使没有实现转发，也不会崩溃了，因此消息转发也常用来兼容crash情况。

消息转发流程

消息转发到forwarding invocation方法，如何拿到返回值？

invocation方法，有getReturnValue方法，可以获取返回值。

runtime使用

什么是methods swizzling（hook）？

方法混淆，将两个方法的实现交换，通过runtime的method_exchangeImplementation方法进行交换。常用方法混淆来交换系统的某个方法，添加一些log信息，便于调试。

不过由于交换过一次就不用再交换了，所以一般方法混淆都在相关类的+(void)load方法中进行。

@implementation NSObject (Hook)

+ (void)hookWithNewSelector:(SEL)newSelector originalSelector:(SEL)originalSelector {
   
   IMP originalImp = class_getMethodImplementation(self, originalSelector);
   IMP newImp = class_getMethodImplementation(self, newSelector);
   Method newMethod = class_getInstanceMethod(self, newSelector);
   const char *types = method_getTypeEncoding(newMethod);
   
   BOOL addFlag = class_addMethod(self, originalSelector, newImp, types);
   if (addFlag) {//添加方法成功，当前类没有实现该方法，用的是父类的方法
       //用新的方法实现，替换父类的方法实现
       class_replaceMethod(self, newSelector, originalImp, types);
   } else {//添加方法失败，当前类已经实现了该方法
       //用新的方法替换 当前类的方法
       Method originalMethod = class_getInstanceMethod(self, originalSelector);
       method_exchangeImplementations(originalMethod, newMethod);
   }
}

@end

@implementation NSObject (Crash)

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        [self hookWithNewSelector:@selector(crash_forwardingTargetForSelector:) originalSelector:@selector(forwardingTargetForSelector:)];
    });
}


- (id)crash_forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    
    Method currentClassMethod = class_getInstanceMethod(self.class, @selector(forwardInvocation:));
    Method NSObjectMethod = class_getInstanceMethod(NSObject.class, @selector(forwardInvocation:));
    if (currentClassMethod == NSObjectMethod) {
       return [CrashManager shareInstance];
    } else {
        return [self crash_forwardingTargetForSelector:aSelector];
    }
}

@end

如图中代码，我做了一个简易的recognized selector crash收集器，通过hook的方式（method swizzling）将NSObject的forwardingTargetForSelector跟我自己的crash_forwardingTargetForSelector进行调换，判断当前类是否已经重写了forwardInvocation方法（即是否有自己的消息转发逻辑），如果有 则调用[self crash_forwardingTargetForSelector:aSelector]，交由它自己去处理消息转发流程。否则，交给[CrashManager shareInstance]来执行，其内部进行一个崩溃分析，并可以选择上报崩溃报告。（不过这个模型非常简陋，实际项目中不能这么简单的处理）


这里需要说明一下，图中画红线的部分看起来始终调用当前方法，应该会死循环啊？但实际上不会，在执行这个方法的时候，NSObject的forwardingTargetForSelector方法已经跟我的crash_forwardingTargetForSelector调换过了，所以实际上执行的是forwardingTargetForSelector方法，所以不会死循环。


实际执行的内容

hook在iOS项目中有非常广泛的应用，比如通过Aspects库实现AOP，就是通过hook来实现的。不过我们通常用hook主要是进行一些日志的插入，而不应该真的更换系统方法的实现，这样做是有风险的。

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