iOS进阶系列之基础篇

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iOS进阶系列之基础篇

概述

基础篇包含的范围较广,是一个iOS开发者必须具备的知识。包含了以下方面:OC、Swift 的语言特性、内存管理机制、持久化存储、网络、渲染机制、多线程。

语言特性

维基百科中,这样描述 OC 语言:

Objective-C是一种通用、高级、面向对象的编程语言。它扩展了标准的ANSI C编程语言,将Smalltalk式的消息传递机制加入到ANSI C中。目前主要支持的编译器有GCC和Clang(采用LLVM作为前端)。现在Objective-C与Swift是OS X和iOS操作系统、及与其相关的API、Cocoa和Cocoa Touch的主要编程语言。

  • 消息传递是 OC 最大的特色。运行时处理消息
  • 协议是一组没有实现的方法列表,任何的类均可采纳协议并具体实现这组方法。
  • 动态类型 id
  • 转发,Objective-C允许对一个对象发送消息,不管它是否能够响应之。除了响应或丢弃消息以外,对象也可以将消息转发到可以响应该消息的对象。转发可以用于简化特定的设计模式,例如观测器模式或代理模式。
  • Category, 分类中的方法是在运行时被加入类中的
  • #import保证一个文件只会被包含一次
  • 属性
  • NSEnumerator 快速枚举

Swift 语言:
苹果宣称Swift的特点是:快速、现代、安全、互动,而且明显优于Objective-C语言

  • 关键字let var。Optional的本质是 enum,有 None 和 Some 两种类型。
  • 全面使用ARC,为了解决循环引用的问题,Swift提供unowned
  • 无分号,不需要头文件引入
  • 泛型编程,类型推断
  • 函数为一等类型,函数可以作为其他函数的参数或返回值
  • 强类型

内存管理机制

概述

软件运行时会分配和使用设备的内存资源,因此,在软件开发的过程中,需要进行内存管理,以保证高效、快速的分配内存,并且在适当的时候释放和回收内存资源。其实,iOS的内存管理和其它操作系统大同小异,首先,iOS和其它系统一样,内存分页,每页4K。多个页构成一个region统一管理,负责管理的对象是VM object,其中包含了pager、size、resident pages等诸多属性。不管是Objective-C的[NSObject alloc],还是C代码的对内存分配,最终重任都会落到malloc库上,释放也是如此,最终都将使用malloc库中的free()。

引用计数

iOS开发中,内存中的对象主要有两类,一类是值类型,如int、float、struct等基本数据类型,另一类是引用类型,也就是继承自NSObject类的所有的OC对象。前一种值类型不需要我们管理,后一种引用类型是需要我们管理内存的,一旦管理不好,后果严重。
值类型存在于栈中,引用类型存在于堆中,在栈中是连续的,先进后出,效率较高;在堆中会有内存碎片,可分配大块内存。在iOS开发过程中,栈内存中的值类型系统会自动管理,堆内存中的引用类型是需要我们管理的。每个OC对象内部都专门有四个字节来存储引用计数器,它是一个整数,表示对象被引用的次数,通过它可以判断对象是否被回收,如果引用计数为0,对象回收,不为0不回收。当对象执行alloc、new或者retain时,引用计数加1,release时,引用计数减1。

ARC

当ARC开启时,编译器将自动在代码合适的地方插入retain, release和autorelease

AutoreleasePool

App启动后,苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer,其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop),其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是-2147483647,优先级最高,保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

第二个 Observer 监视了两个事件: BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池;Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647,优先级最低,保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

在主线程执行的代码,通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着,所以不会出现内存泄漏,开发者也不必显示创建 Pool 了。

持久化存储

sqlite,Realm 数据库,单文件 plist xml data 数据存储。对于缓存数据做好过期清理。

网络

了解http,https,处理 DNS 劫持,了解基于 TCP 及 UDP 的 socket 连接。

https

非对称加密:RSA,ECC,DH
对称加密:AES,DES,3DES,IDEA,RC4
散列算法:MD5, SHA1,SHA256
TLS/SSL 握手过程:
1. client send client_hello, 明文,client支持的协议,加密算法,随机数(用于生成对称密钥)
2. server send server+hello + server_certificate(含public_key) + server_hello_done.
3. client check 服务端返回的证书链合法后,client 用非对称加密产生一个 key,pre_master_secret, 用公钥加密后发送给 server。client 计算对称加密密钥:

master_secret = PRF(pre_master_secret, "master secret",
                    ClientHello.random + ServerHello.random)
                    [0..47];

encrypted_handshake_message,结合之前所有通信参数的 hash值与其它相关信息生成一段数据,采用协商的对称加密密钥与协商的算法进行加密该段数据,然后发送给服务器用于验证协商的对称加密密钥是否正确, change_cipher_spec client 告知 server 后续采用对称加密通信。
4. server用私钥解密第三个随机数pre_master_secret,算出master_secret,用此密钥解密encrypted_handshake_message,验证对称密钥及协商的算法的正确性,验证通过后,server 发送change_cipher_spec,告知客户端后续采用对称加密通信。server 同样发送encrypted_handshake_message。
5. 握手结束,客户端计算所有接收信息的hash 值H1,并采用协商的对称加密密钥解密encrypted_handshake_message,得到数据H2,对比H1和H2是否一致,从而验证协商的对称加密密钥和协商的算法的正确性,验证通过则握手完成,正式开始通过协商的对称密钥进行加密通信。

DNS 劫持

DNS 映射机制,DNS解析请求简单来说,无非是输入一个域名,输出一个ip地址。做自己的映射机制也就是客户端本地维护这样一个映射文件,只不过这个映射文件需要能从服务器更新,还要做一些容错处理。本地实现NSURLProtocol 对host进行ip映射。

Socket

Socket一般为长连接,连接长在,保持好心跳,能随时发送接收消息,但连接长在会对电量消耗多,有对实时性要求高的,如游戏必须用socket。

渲染

渲染主要有文字和图像,文字上有 UIKit,CoreText。图像渲染对解压时机要把握好,平衡 CPU,GPU,才能保证流畅性,深入一点有图层混合,图层渲染。这一遍文章对渲染讲的很精辟iOS 保持界面流畅的技巧

多线程

多线程并发可能引发:锁竞争,死锁.

  • iOS中的多线程技术主要有NSThread, GCD和NSOperation。他们的封装层次依次递增,其中
  • NSThread封装性最差,最偏向于底层,主要基于thread使用
  • GCD是基于C的API,直接使用比较方便,主要基于task使用
  • NSOperation是基于GCD封装的NSObject对象,对于复杂的多线程项目使用比较方便,主要基于队列使用.

Runloop的一篇文章:看 CFRunLoop源码深入理解 RunLoop

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