runtime相關(參考源碼objc-runtime或objc4)
結構模型
1、介紹下runtime的內存模型（isa、對象、類、metaclass、結構體的存儲信息等）
對象：OC中的對象指向的是一個objc_object指針類型，typedef struct objc_object *id;從它的結構體中可以看出，它包括一個isa指針，指向的是這個對象的類對象,一個對象實例就是通過這個isa找到它自己的Class，而這個Class中存儲的就是這個實例的方法列表、屬性列表、成員變量列表等相關信息的。
/// Represents an instance of a class. struct objc_object { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; };
類：在OC中的類是用Class來表示的，實際上它指向的是一個objc_class的指針類型，typedef struct objc_class *Class;對應的結構體如下：
struct objc_class { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; #if !__OBJC2__ Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE; #endif }
從結構體中定義的變量可知，OC的Class類型包括如下數據（即：元數據metadata）：super_class（父類類對象）；name（類對象的名稱）；version、info（版本和相關信息）；instance_size（實例內存大小）；ivars（實例變量列表）；methodLists（方法列表）；cache（緩存）；protocols（實現的協議列表）;
當然也包括一個isa指針，這說明Class也是一個對象類型，所以我們稱之為類對象，這里的isa指向的是元類對象（metaclass），元類中保存了創建類對象（Class）的類方法的全部信息。
以下圖中可以清楚的了解到OC對象、類、元類之間的關系
從圖中可知，最終的基類（NSObject）的元類對象isa指向的是自己本身，從而形成一個閉環。
元類（Meta Class）：是一個類對象的類，即：Class的類，這里保存了類方法等相關信息。
我們再看一下類對象中存儲的方法、屬性、成員變量等信息的結構體
objc_ivar_list：存儲了類的成員變量，可以通過object_getIvar或class_copyIvarList獲取；另外這兩個方法是用來獲取類的屬性列表的class_getProperty和class_copyPropertyList，屬性和成員變量是有區別的。
struct objc_ivar { char * _Nullable ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE; char * _Nullable ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE; int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE; #ifdef __LP64__ int space OBJC2_UNAVAILABLE; #endif } OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list { int ivar_count OBJC2_UNAVAILABLE; #ifdef __LP64__ int space OBJC2_UNAVAILABLE; #endif /* variable length structure */ struct objc_ivar ivar_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE; }
objc_method_list：存儲了類的方法列表，可以通過class_copyMethodList獲取。
結構體如下：
struct objc_method { SEL _Nonnull method_name OBJC2_UNAVAILABLE; char * _Nullable method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP _Nonnull method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; } OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list { struct objc_method_list * _Nullable obsolete OBJC2_UNAVAILABLE; int method_count OBJC2_UNAVAILABLE; #ifdef __LP64__ int space OBJC2_UNAVAILABLE; #endif /* variable length structure */ struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE; }
objc_protocol_list：儲存了類的協議列表，可以通過class_copyProtocolList獲取。
結構體如下：
struct objc_protocol_list { struct objc_protocol_list * _Nullable next; long count; __unsafe_unretained Protocol * _Nullable list[1]; };
2、為什么要設計metaclass
metaclass代表的是類對象的對象，它存儲了類的類方法，它的目的是將實例和類的相關方法列表以及構建信息區分開來，方便各司其職，符合單一職責設計原則。
其實這里涉及到了關於面向對象設計的一些東西，具體可以參考這篇文章
3、class_copyIvarList & class_copyPropertyList區別
class_copyIvarList：獲取的是類的成員變量列表，即：@interface{中聲明的變量}
class_copyPropertyList：獲取的是類的屬性列表，即：通過@property聲明的屬性
4、class_rw_t 和 class_ro_t 的區別
class_rw_t：代表的是可讀寫的內存區，這塊區域中存儲的數據是可以更改的。
class_ro_t：代表的是只讀的內存區，這塊區域中存儲的數據是不可以更改的。
OC對象中存儲的屬性、方法、遵循的協議數據其實被存儲在這兩塊兒內存區域的，而我們通過runtime動態修改類的方法時，是修改在class_rw_t區域中存儲的方法列表。
參考這篇文章
5、category如何被加載的,兩個category的load方法的加載順序，兩個category的同名方法的加載順序
category的加載是在運行時發生的，加載過程是，把category的實例方法、屬性、協議添加到類對象上。把category的類方法、屬性、協議添加到metaclass上。
category的load方法執行順序是根據類的編譯順序決定的，即：xcode中的Build Phases中的Compile Sources中的文件從上到下的順序加載的。
category並不會替換掉同名的方法的，也就是說如果 category 和原來類都有 methodA，那么 category 附加完成之后，類的方法列表里會有兩個 methodA，並且category添加的methodA會排在原有類的methodA的前面，因此如果存在category的同名方法，那么在調用的時候，則會先找到最后一個編譯的 category 里的對應方法。
參考這篇文章
6、category & extension區別，能給NSObject添加Extension嗎，結果如何？
category：分類
- 給類添加新的方法
- 不能給類添加成員變量
- 通過@property定義的變量，只能生成對應的getter和setter的方法聲明，但是不能實現getter和setter方法，同時也不能生成帶下划線的成員屬性
- 是運行期決定的
注意：為什么不能添加屬性，原因就是category是運行期決定的，在運行期類的內存布局已經確定，如果添加實例變量會破壞類的內存布局，會產生意想不到的錯誤。
extension：擴展
- 可以給類添加成員變量，但是是私有的
- 可以給類添加方法，但是是私有的
- 添加的屬性和方法是類的一部分，在編譯期就決定的。在編譯器和頭文件的@interface和實現文件里的@implement一起形成了一個完整的類。
- 伴隨着類的產生而產生，也隨着類的消失而消失
- 必須有類的源碼才可以給類添加extension，所以對於系統一些類，如nsstring，就無法添加類擴展
不能給NSObject添加Extension，因為在extension中添加的方法或屬性必須在源類的文件的.m文件中實現才可以，即：你必須有一個類的源碼才能添加一個類的extension。
7、消息轉發機制，消息轉發機制和其他語言的消息機制優劣對比
消息轉發機制：當接收者收到消息后，無法處理該消息時（即：找不到調用的方法SEL），就會啟動消息轉發機制，流程如下：
第一階段：咨詢接收者，詢問它是否可以動態增加這個方法實現
第二階段：在第一階段中，接收者無法動態增加這個方法實現，那么系統將詢問是否有其他對象可能執行該方法，如果可以，系統將轉發給這個對象處理。
第三階段：在第二階段中，如果沒有其他對象可以處理，那么系統將該消息相關的細節封裝成NSInvocation對象，再給接收者最后一次機會，如果這里仍然無法處理，接收者將收到doesNotRecognizeSelector方法調用，此時程序將crash。
具體方法如下：
// 第一階段 咨詢接收者是否可以動態添加方法 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)selector //處理的是類方法 // 第二階段：詢問是否有其他對象可以處理 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)selector // 第三階段 - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation
參考這篇文章
8、在方法調用的時候，方法查詢-> 動態解析-> 消息轉發 之前做了什么
OC中的方法調用，編譯后的代碼最終都會轉成objc_msgSend(id , SEL, ...)方法進行調用，這個方法第一個參數是一個消息接收者對象，runtime通過這個對象的isa指針找到這個對象的類對象，從類對象中的cache中查找是否存在SEL對應的IMP，若不存在，則會在 method_list中查找，如果還是沒找到，則會到supper_class中查找，仍然沒找到的話，就會調用_objc_msgForward(id, SEL, ...)進行消息轉發。
9、IMP、SEL、Method的區別和使用場景
IMP：是方法的實現，即：一段c函數
SEL：是方法名
Method：是objc_method類型指針，它是一個結構體，如下：
struct objc_method { SEL _Nonnull method_name OBJC2_UNAVAILABLE; char * _Nullable method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP _Nonnull method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; }
使用場景：
實現類的swizzle的時候會用到，通過class_getInstanceMethod(class, SEL)來獲取類的方法Method，其中用到了SEL作為方法名
調用method_exchangeImplementations(Method1, Method2)進行方法交換
我們還可以給類動態添加方法，此時我們需要調用class_addMethod(Class, SEL, IMP, types)，該方法需要我們傳遞一個方法的實現函數IMP，例如：
static void funcName(id receiver, SEL cmd, 方法參數...) { // 方法具體的實現 }
函數第一個參數：方法接收者，第二個參數：調用的方法名SEL，方法對應的參數，這個順序是固定的。
10、load、initialize方法的區別什么？在繼承關系中他們有什么區別
load：當類被裝載的時候被調用，只調用一次
- 調用方式並不是采用runtime的objc_msgSend方式調用的，而是直接采用函數的內存地址直接調用的
- 多個類的load調用順序，是依賴於compile sources中的文件順序決定的，根據文件從上到下的順序調用
- 子類和父類同時實現load的方法時，父類的方法先被調用
- 本類與category的調用順序是，優先調用本類的（注意：category是在最后被裝載的）
- 多個category，每個load都會被調用（這也是load的調用方式不是采用objc_msgSend的方式調用的），同樣按照compile sources中的順序調用的
- load是被動調用的，在類裝載時調用的，不需要手動觸發調用
注意：當存在繼承關系的兩個文件時，不管父類文件是否排在子類或其他文件的前面，都是優先調用父類的，然后調用子類的。
例如：compile sources中的文件順序如下：SubB、SubA、A、B，load的調用順序是：B、SubB、A、SubA。
分析：SubB是排在compile sources中的第一個，所以應當第一個被調用，但是SubB繼承自B，所以按照優先調用父類的原則，B先被調用，然后是SubB，A、SubA。
第二種情況：compile sources中的文件順序如下：B、SubA、SubB、A，load調用順序是：B、A、SubA、SubB，這里我給大家畫個圖梳理一下：
initialize：當類或子類第一次收到消息時被調用（即：靜態方法或實例方法第一次被調用，也就是這個類第一次被用到的時候）,只調用一次
- 調用方式是通過runtime的objc_msgSend的方式調用的，此時所有的類都已經裝載完畢
- 子類和父類同時實現initialize，父類的先被調用，然后調用子類的
- 本類與category同時實現initialize，category會覆蓋本類的方法，只調用category的initialize一次（這也說明initialize的調用方式采用objc_msgSend的方式調用的）
- initialize是主動調用的，只有當類第一次被用到的時候才會觸發
參考這篇文章
內存管理
1、weak的實現原理？SideTable的結構是什么樣的
weak：其實是一個hash表結構，其中的key是所指對象的地址，value是weak的指針數組，weak表示的是弱引用，不會對對象引用計數+1，當引用的對象被釋放的時候，其值被自動設置為nil，一般用於解決循環引用的。
weak的實現原理
1、初始化時：runtime會調用objc_initWeak函數，初始化一個新的weak指針指向對象的地址。
2、添加引用時：objc_initWeak函數會調用 objc_storeWeak() 函數， objc_storeWeak() 的作用是更新指針指向，創建對應的弱引用表。
3、釋放時，調用clearDeallocating函數。clearDeallocating函數首先根據對象地址獲取所有weak指針地址的數組，然后遍歷這個數組把其中的數據設為nil，最后把這個entry從weak表中刪除，最后清理對象的記錄。
SideTable的結構如下：
struct SideTable { // 保證原子操作的自旋鎖 spinlock_t slock; // 引用計數的 hash 表 RefcountMap refcnts; // weak 引用全局 hash 表 weak_table_t weak_table; }
參考這篇文章
2、關聯對象的應用？系統如何實現關聯對象的？
應用：
- 可以在不改變類的源碼的情況下，為類添加實例變量（注意：這里指的實例變量，並不是真正的屬於類的實例變量，而是一個關聯值變量）
- 結合category使用，為類擴展存儲屬性。
關聯對象實現原理：
關聯對象的值實際上是通過AssociationsManager對象負責管理的，這個對象里有個AssociationsHashMap靜態表，用來存儲對象的關聯值的，關於AssociationsHashMap存儲的數據結構如下：
AssociationsHashMap：
------添加屬性對象的指針地址（key）：ObjectAssociationMap（value：所有關聯值對象）
ObjectAssociationMap：
------關聯值的key：關聯值的value
具體runtime的方法實現請參考這篇文章
3、關聯對象的如何進行內存管理的？關聯對象如何實現weak屬性?
內存管理方面是通過在賦值的時候設置一個policy，根據這個policy的類型對設置的對象進行retain/copy等操作。
當policy為OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN的時候，設置的關聯值將是以weak的方式進行內存管理的。
這個題跟上面的問題差不多，可以參考上面的那篇文章。
4、Autoreleasepool的原理？所使用的的數據結構是什么？
自動釋放池是一個 AutoreleasePoolPage 組成的一個page是4096字節大小,每個 AutoreleasePoolPage 以雙向鏈表連接起來形成一個自動釋放池
pop 時是傳入邊界對象,然后對page 中的對象發送release 的消息
AutoreleasePool的釋放有如下兩種情況：
- 一種是Autorelease對象是在當前的runloop迭代結束時釋放的，而它能夠釋放的原因是系統在每個runloop迭代中都加入了自動釋放池Push和Pop。
- 手動調用AutoreleasePool的釋放方法（drain方法）來銷毀AutoreleasePool或者@autoreleasepool{}執行完釋放
參考這篇文章
5、ARC的實現原理？ARC下對retain & release做了哪些優化？
參考這篇文章
6、ARC下哪些情況會造成內存泄漏？
- block中的循環引用
- NSTimer的循環引用
- addObserver的循環引用
- delegate的強引用
- 大次數循環內存爆漲
- 非OC對象的內存處理（需手動釋放）
參考這篇文章
其他
1、Method Swizzle注意事項？
- 如果是通過method_exchangeImplements()方法實現swizzle的話，需要考慮調用時機，弄不好會出現無效的swizzle
- 在調用method_exchangeImplements函數之前，我們需要確保傳入的Method，確保有實現IMP
針對method_exchangeImplements函數的副作用，我們可以結合method_setImplementation實現方法swizzle即可。
參考這篇文章
2、屬性修飾符atomic的內部實現是怎么樣的?能保證線程安全嗎？
atomic實際上是為成員變量的setter方法自動添加了一個自旋鎖，確保屬性的賦值的原子性。
不能保證線程安全，因為atomic只是對setter方法加鎖，getter並沒有加鎖
參考這篇文章
3、iOS 中內省的幾個方法有哪些？內部實現原理是什么？
實現內省的方法包括：
- isKindOfClass:Class
- isMemberOfClass:Class
- respondToSelector:selector
- conformsToProtocol:protocol
實現原理：以上方法的實現原理都是運用runtime的相關函數實現的。
4、class、objc_getClass、object_getclass 方法有什么區別?
objc_getClass：參數是類名的字符串，返回的就是這個類的類對象；
object_getClass：參數是id類型，它返回的是這個id的isa指針所指向的Class，如果傳參是Class，則返回該Class的metaClass