iOS底层知识点总结

iOS 底层知识

总结一些零碎底层知识点

NSObject 对象内存占用分析

strut 8个字节
int 4 个字节
指针 8 个字节

NSObject 系统分配 16 个字节，但 ivar 只占用 8 个字节，剩余 8 个字节空余。
结构体在内存中占用，是最大成员所占空间的倍数。
底层内存分配，分块分配按 16 的倍数

创建一个实例对象，至少需要多少内存？

#import <objc/runtime.h>
class_getInstanceSize([NSObject class])

创建一个实例对象，实际分配了多少内存？

#import <malloc/malloc.h>
malloc_size((_bridge const void *)obj);

OC 对象有三种

• 实例对象 instance
  NSObject *obj = [[NSObject alloc] init]
  存储 isa 指针、其它成员变量

• 类对象 class
  Class *c = object_getClass(obj)
Class *c = [NSObject class]
  存储 isa 指针，superclass，属性信息（@property），对象方法，协议（protocol），成员变量（ivar）
  每个类在内存中有且只有一个类对象信息。

• 元类对象 meta-class
  Class *meta_class = object_getClass(c)
Class *meta_class = objec_getClass([NSObject class])
  存储 isa 指针，superclass，类方法列表
  每个元类对象在内存只有一个。

isa 与 superclass 指向

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KVO 实现

• 利用 runtime 动态生成监听对象的派生类（NSKVONotifying_XXX），一个全新子类，使 instance 的 isa 指向该子类
• 当修改 instance 对象属性时，会调用该子类重写的属性的 set 方法
• set 方法会调用 Foundation 的 _NSSetXXXValueAndNotify方法
• willChangeValueForKey:
• 父类原来的set方法
• didChangeValueForKey: 内部触发监听器的监听方法observeValueForKeyPath:ofObject:change:content:

手动调用 willChangeValueForKey: 和 didChangeValueForKey: 可以手动触发 KVO

NSKVONotifying_XXX 内部结构

• isa 指向派生类自己的 metaClass
• superClass 指向原来的类
• - (void)setXXX: 重写的方法，内部调用_NSSetXXXValueAndNotify
• - (Class)class 重写的方法，返回原来的类，目的为了隐藏派生类，隐藏 KVO 内部实现
• - (void)dealloc
• _isKVOA

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KVC

调用setValue: forKey: setValue: forKeyPath: 可以触发 KVO

setValue: forKey: 实现原理

valueForKey:实现原理

load 方法

在 runtime 加载类、分类时调用，只调用一次
根据方法的地址，直接调用

1. 首先调用所有类的 load 方法
   按编译顺序调用（先编译，先调用）
   调用子类的 load 方法之前会先调用父类的 load 方法

2. 再调用分类的 load 方法
   按编译顺序调用（先编译，先调用）

initialize 方法

在第一次接收到消息时调用
使用objc_msgsend调用
没有实现就不会调用

1. 先调用父类，再调用自己
2. 如果分类实现了initialize方法，会覆盖掉父类的实现（因为消息发送机制，分类->子类->父类）
3. 子类没有实现，会带调用父类的，可能会有多次调用，但只会初始化一次（消息发送机制）

关联对象

category 的底层结构

struct category_t {
    const char *name;
    classref_t cls;
    struct method_list_t *instanceMethods;
    struct method_list_t *classMethods;
    struct protocol_list_t *protocols;
    struct property_list_t *instanceProperties;
    // Fields below this point are not always present on disk.
    struct property_list_t *_classProperties;

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return classMethods;
        else return instanceMethods;
    }

    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta, struct header_info *hi);
    
    protocol_list_t *protocolsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return nullptr;
        else return protocols;
    }
};

由结构可知，分类无法添加成员变量，但是可以通过关联对象间接实现。

• 添加关联对象

void objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key,id _Nullable value, objc_AssociationPolicy policy)

• 获取关联对象

id _Nullable objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key)

• 移除所有关联对象

void objc_removeAssociatedObjects(id _Nonnull object)

关联对象的原理

四个核心对象

• AssociationsManager
• AssociationsHashMap
• ObjectAssociationMap
• ObjcAssociation

class AssociationsManager {
    using Storage = ExplicitInitDenseMap<DisguisedPtr<objc_object>, ObjectAssociationMap>;
    static Storage _mapStorage;

public:
    AssociationsManager()   { AssociationsManagerLock.lock(); }
    ~AssociationsManager()  { AssociationsManagerLock.unlock(); }

    AssociationsHashMap &get() {
        return _mapStorage.get();
    }

    static void init() {
        _mapStorage.init();
    }
};

typedef DenseMap<DisguisedPtr<objc_object>, ObjectAssociationMap> AssociationsHashMap;

typedef DenseMap<const void *, ObjcAssociation> ObjectAssociationMap;

class ObjcAssociation {
    uintptr_t _policy;
    id _value;
}

1. 关联对象不是存储在被关联对象的内存中。
2. 关联对象存储在全局统一的AssociationsManager中。
3. 设置关联对象为 nil，相当于移除AssociationMap中的所属项。
4. objc_removeAssociatedObjects 相当于移除AssociationsHashMap的所属项目。

Runloop