2021 iOS面试题大全---全方面剖析面试（一）

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（答案不唯一，仅供参考，文章最后有福利）

一. iOS面试题—UI相关：事件传递，图像显示，性能优化，离屏渲染

• UIView与CALayer
• 事件传递与视图响应链
• 图像显示原理
• UI卡顿掉帧原因
• 滑动优化方案
• UI绘制原理
• 离屏渲染

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一、UIView与CALayer

<单一职责原则>
UIView为CALayer提供内容，以及负责处理触摸等事件，参与响应链
CALayer负责显示内容contents

二、事件传递与视图响应链 :

- (UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event;

- (BOOL)pointInside:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event;

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如果事件一直传递到UIAppliction还是没处理，那就会忽略掉

三、图像显示原理

1.CPU:输出位图
2.GPU :图层渲染，纹理合成
3.把结果放到帧缓冲区(frame buffer)中
4.再由视频控制器根据vsync信号在指定时间之前去提取帧缓冲区的屏幕显示内容
5.显示到屏幕上

CPU工作
1.Layout: UI布局，文本计算
2.Display: 绘制
3.Prepare: 图片解码
4.Commit：提交位图

GPU渲染管线(OpenGL)
顶点着色，图元装配，光栅化，片段着色，片段处理

四、UI卡顿掉帧原因

iOS设备的硬件时钟会发出Vsync（垂直同步信号），然后App的CPU会去计算屏幕要显示的内容，之后将计算好的内容提交到GPU去渲染。随后，GPU将渲染结果提交到帧缓冲区，等到下一个VSync到来时将缓冲区的帧显示到屏幕上。也就是说，一帧的显示是由CPU和GPU共同决定的。
一般来说，页面滑动流畅是60fps，也就是1s有60帧更新，即每隔16.7ms就要产生一帧画面，而如果CPU和GPU加起来的处理时间超过了16.7ms，就会造成掉帧甚至卡顿。

五、滑动优化方案
CPU：把以下操作放在子线程中
1.对象创建、调整、销毁
2.预排版（布局计算、文本计算、缓存高度等等）
3.预渲染（文本等异步绘制，图片解码等）

GPU:
纹理渲染，视图混合

一般遇到性能问题时，考虑以下问题：
是否受到CPU或者GPU的限制？
是否有不必要的CPU渲染？
是否有太多的离屏渲染操作？
是否有太多的图层混合操作？
是否有奇怪的图片格式或者尺寸？
是否涉及到昂贵的view或者效果？
view的层次结构是否合理？

六、UI绘制原理

异步绘制：
[self.layer.delegate displayLayer: ]
代理负责生成对应的bitmap
设置该bitmap作为该layer.contents属性的值

七、离屏渲染

On-Screen Rendering:当前屏幕渲染，指的是GPU的渲染操作是在当前用于显示的屏幕缓冲区中进行
Off-Screen Rendering:离屏渲染，分为CPU离屏渲染和GPU离屏渲染两种形式。GPU离屏渲染指的是GPU在当前屏幕缓冲区外新开辟一个缓冲区进行渲染操作
应当尽量避免的则是GPU离屏渲染

GPU离屏渲染何时会触发呢？
圆角（当和maskToBounds一起使用时）、图层蒙版、阴影，设置

layer.shouldRasterize ＝ YES

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为什么要避免GPU离屏渲染？
GPU需要做额外的渲染操作。通常GPU在做渲染的时候是很快的，但是涉及到offscreen-render的时候情况就可能有些不同，因为需要额外开辟一个新的缓冲区进行渲染，然后绘制到当前屏幕的过程需要做onscreen跟offscreen上下文之间的切换，这个过程的消耗会比较昂贵，涉及到OpenGL的pipeline跟barrier，而且offscreen-render在每一帧都会涉及到，因此处理不当肯定会对性能产生一定的影响。另外由于离屏渲染会增加GPU的工作量，可能会导致CPU+GPU的处理时间超出16.7ms，导致掉帧卡顿。所以可以的话应尽量减少offscreen-render的图层

二.Objective_C语言特性：分类、扩展、代理、通知、KVO、KVC、属性

• 分类
• 扩展
• 代理（Delegate）
• 通知（NSNotification)
• KVO (Key-value observing)
• KVC (Key-value coding)
• 属性关键字

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一、分类

• 1.分类的作用？
  声明私有方法，分解体积大的类文件，把framework的私有方法公开
• 2.分类的特点
  运行时决议，可以为系统类添加分类 。
  说得详细些，在运行时时期，将 Category 中的实例方法列表、协议列表、属性列表添加到主类中后（所以Category中的方法在方法列表中的位置是在主类的同名方法之前的），然后会递归调用所有类的 load 方法，这一切都是在main函数之前执行的。
• 3.分类可以添加哪些内容？
  实例方法，类方法，协议，属性（添加getter和setter方法，并没有实例变量，添加实例变量需要用关联对象）
• 4.如果工程里有两个分类A和B，两个分类中有一个同名的方法，哪个方法最终生效？
  取决于分类的编译顺序，最后编译的那个分类的同名方法最终生效，而之前的都会被覆盖掉(这里并不是真正的覆盖，因为其余方法仍然存在，只是访问不到，因为在动态添加类的方法的时候是倒序遍历方法列表的，而最后编译的分类的方法会放在方法列表前面，访问的时候就会先被访问到，同理如果声明了一个和原类方法同名的方法，也会覆盖掉原类的方法)。
• 5.如果声明了两个同名的分类会怎样？
  会报错，所以第三方的分类，一般都带有命名前缀
• 6.分类能添加成员变量吗？
  不能。只能通过关联对象(objc_setAssociatedObject)来模拟实现成员变量，但其实质是关联内容，所有对象的关联内容都放在同一个全局容器哈希表中:AssociationsHashMap,由AssociationsManager统一管理。

二、扩展

• 1.一般用扩展做什么？
  声明私有属性，声明方法（没什么意义），声明私有成员变量
• 2.扩展的特点
  编译时决议，只能以声明的形式存在，多数情况下寄生在宿主类的.m中，不能为系统类添加扩展。

三、代理（Delegate）

代理是一种设计模式，以@protocol形式体现，一般是一对一传递。
一般以weak关键词以规避循环引用。

四、通知（NSNotification）
使用观察者模式来实现的用于跨层传递信息的机制。传递方式是一对多的。

• 如果实现通知机制？

五、KVO (Key-value observing)
KVO是观察者模式的另一实现。
使用了isa混写(isa-swizzling)来实现KVO

使用setter方法改变值KVO会生效，使用setValue:forKey即KVC改变值KVO也会生效，因为KVC会去调用setter方法

- (void)setValue:(id)value
{
    [self willChangeValueForKey:@"key"];

    [super setValue:value];

    [self didChangeValueForKey:@"key"];
}

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• 那么通过直接赋值成员变量会触发KVO吗？
  不会，因为不会调用setter方法，需要加上
  willChangeValueForKey和didChangeValueForKey方法来手动触发才行

六、KVC(Key-value coding)

-(id)valueForKey:(NSString *)key;

-(void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;

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KVC就是指iOS的开发中，可以允许开发者通过Key名直接访问对象的属性，或者给对象的属性赋值。而不需要调用明确的存取方法。这样就可以在运行时动态地访问和修改对象的属性。而不是在编译时确定，这也是iOS开发中的黑魔法之一。很多高级的iOS开发技巧都是基于KVC实现的

当调用setValue：属性值 forKey：@”name“的代码时，，底层的执行机制如下：

• 程序优先调用set:属性值方法，代码通过setter方法完成设置。注意，这里的是指成员变量名，首字母大小写要符合KVC的命名规则，下同
• 如果没有找到setName：方法，KVC机制会检查+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法有没有返回YES，默认该方法会返回YES，如果你重写了该方法让其返回NO的话，那么在这一步KVC会执行setValue：forUndefinedKey：方法，不过一般开发者不会这么做。所以KVC机制会搜索该类里面有没有名为的成员变量，无论该变量是在类接口处定义，还是在类实现处定义，也无论用了什么样的访问修饰符，只在存在以命名的变量，KVC都可以对该成员变量赋值。
• 如果该类即没有set：方法，也没有_成员变量，KVC机制会搜索_is的成员变量。
• 和上面一样，如果该类即没有set：方法，也没有_和_is成员变量，KVC机制再会继续搜索和is的成员变量。再给它们赋值。
• 如果上面列出的方法或者成员变量都不存在，系统将会执行该对象的setValue：forUndefinedKey：方法，默认是抛出异常。

即如果没有找到Set方法的话，会按照_key，_iskey，key，iskey的顺序搜索成员并进行赋值操作。

如果开发者想让这个类禁用KVC，那么重写+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly方法让其返回NO即可，这样的话如果KVC没有找到set:属性名时，会直接用setValue：forUndefinedKey：方法。

当调用valueForKey：@”name“的代码时，KVC对key的搜索方式不同于setValue：属性值 forKey：@”name“，其搜索方式如下：

• 首先按get,,is的顺序方法查找getter方法，找到的话会直接调用。如果是BOOL或者Int等值类型， 会将其包装成一个NSNumber对象。
• 如果上面的getter没有找到，KVC则会查找countOf,objectInAtIndex或AtIndexes格式的方法。如果countOf方法和另外两个方法中的一个被找到，那么就会返回一个可以响应NSArray所有方法的代理集合(它是NSKeyValueArray，是NSArray的子类)，调用这个代理集合的方法，或者说给这个代理集合发送属于NSArray的方法，就会以countOf,objectInAtIndex或AtIndexes这几个方法组合的形式调用。还有一个可选的get:range:方法。所以你想重新定义KVC的一些功能，你可以添加这些方法，需要注意的是你的方法名要符合KVC的标准命名方法，包括方法签名。
• 如果上面的方法没有找到，那么会同时查找countOf，enumeratorOf,memberOf格式的方法。如果这三个方法都找到，那么就返回一个可以响应NSSet所的方法的代理集合，和上面一样，给这个代理集合发NSSet的消息，就会以countOf，enumeratorOf,memberOf组合的形式调用。
• 如果还没有找到，再检查类方法+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly,如果返回YES(默认行为)，那么和先前的设值一样，会按_,_is,,is的顺序搜索成员变量名，这里不推荐这么做，因为这样直接访问实例变量破坏了封装性，使代码更脆弱。如果重写了类方法+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly返回NO的话，那么会直接调用valueForUndefinedKey:方法，默认是抛出异常。

七、属性关键字
1.读写权限：readonly,readwrite(默认)
2.原子性: atomic(默认)，nonatomic。atomic读写线程安全，但效率低，而且不是绝对的安全，比如如果修饰的是数组，那么对数组的读写是安全的，但如果是操作数组进行添加移除其中对象的还，就不保证安全了。
3.引用计数：

• retain/strong
• assign：修饰基本数据类型，修饰对象类型时，不改变其引用计数，会产生悬垂指针，修饰的对象在被释放后，assign指针仍然指向原对象内存地址，如果使用assign指针继续访问原对象的话，就可能会导致内存泄漏或程序异常
• weak：不改变被修饰对象的引用计数，所指对象在被释放后，weak指针会自动置为nil
• copy：分为深拷贝和浅拷贝
  浅拷贝：对内存地址的复制，让目标对象指针和原对象指向同一片内存空间会增加引用计数
  深拷贝：对对象内容的复制，开辟新的内存空间

可变对象的copy和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

• @property (nonatomic, copy) NSMutableArray * array;这样写有什么影响？
  因为copy方法返回的都是不可变对象，所以array对象实际上是不可变的，如果对其进行可变操作如添加移除对象，则会造成程序crash

三.iOS面试题—runtime相关

• 数据结构：objc_objec