前言：

我们直接用面试题的方式来回答和解读oc语法的底层原理。看下面的面试题：

有关oc面相对象的：

1，面向对象编程OOP是什么意思？谈谈你对OOP的理解。
2，一个nsobject占用多少内存空间？
3，对象的isa指针和superclass指向哪里？
4，oc对象的类信息存放在哪？
5，oc对象的本质是什么？
6，谈谈你对isa指针的了解？

KVO有关的：

1，oc是如何实现对一个对象的KVO？
2，如何手动触发KVO？
3，直接修改成员变量会触发KVO吗？

KVC相关的：

1，KVC的实现原理是怎样的？
2，通过KVC修改属性会触发KVO吗？

Category分类相关的：

1，Caregory是什么？什么场合使用？
2，Caregory的实现原理？
3，Catefory和Class Extension的区别是什么？
4，Category中有load方法吗？load方法和intialize方法的区别是什么？

关联对象相关的 ：

1，关联对象常用的api有哪些？
2，关联对象的底层是怎么实现的？

Block相关（写了另一篇来讲了）

链接：https://www.jianshu.com/p/eed13c33c8bc

答案和详解

一, OC对象的本质

面试题1:面向对象编程OOP是什么意思？谈谈你对OOP的理解。

面试题2: 一个nsobject对象占用多少内存空间?

答: 系统给nsobject分配了16个字节的空间(可以通过#import<malloc/malloc.h>框架下的malloc_size()方法来获取);
但实际上在64bit环境下nsobject对象内部只使用了8字节的空间(可以通过#import<objc/runtime.h>的class_getInstanceSize()方法来获取).
以上是一个没有属性和成员变量的对象所占用的字节, 通过上面两个方法, 我们还可以发现, 对于拥有多个成员变量和属性的对象, 系统给其分配的内存空间是以16的倍数增长的, 而实际内部占用的空间则不一定是16的倍数.

面试题3: oc对象的分类有几种? isa指针是怎样的？

答: 三种, 分别是:
instance对象(实例对象);
class对象(类对象);
meta-class对象(元类对象).
下面是他们的isa指针指向和superclass指针的指向。其中需要注意的是：基类元对象的isa指针指向自己；基类元对象的superclass指针指向基类的class对象，而基类对象的superclass指针指向nil。

isa指向.png

面试题4：oc对象的本质是什么？

OC对象的本质是一个结构体。通过将OC的文件编译成cpp文件之后可以看到，一个OC的类编译之后就是一个cpp的结构体，结构是这样的：

类的本质.png

对于自定义的类，例如GQStudent类，编译后的结构体跟上面是一样的，只是编译后的结构体的名称一般都是student_IMPL{}.

面试题5：oc对象的类信息存放在哪？

根据上面的两个题，那么这个问题就很好回答了。类对象的信息是存放在objc_class结构体的bits结构体中；并且通过FAST_DATA_MASK掩码可以得到bits结构体地址，在bits中的ro结构体里面存放着oc对象的类信息。ro包括的信息有：instanceSize表示对象占用内存空间大小，name类名，ivars成员变量列表等等。

面试题6：谈谈你对isa指针的了解？

在64bits之前，isa指针指示单纯的指针，里面存放着所指向的对象地址。在64bits之后，isa指针被优化成tagged pointer，里面不仅能存放地址，也能存放相对较小的number string等对象，而不需要为这样的对象开辟新的内存地址，用来减小内存开销和调用效率。并且在64bit之后，需要通过ISA_MASK掩码才能获得真正的isa地址

二, KVO有关的

面试题1: oc是如何实现对一个对象的KVO？

当我们对一个instance对象进行KVO的时候，runtime的API会动态生成一个全新的中间对象，当修改instance中的属性时，会调用Fundation的NSSet**ValueAndNotify{
[self willChangeValueForkey：@“”];
[原来的instance的setter方法实现];
[self didChageValueForKey：@“”];
}，并且会触发内部的observe监听器的监听方法（observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:）以实现对对象的监听。
以MJPerson为例，如图所示：
原来的MJPerson的instance对象和class对象之间新建一个中间对象NSKVONotifying_MJPerson对象，并且把instance的isa指向NSKVONotifying_MJPerson，把NSKVONotifying_MJPerson的superclass指针指向原来的class对象。NSKVONotifying_MJPerson中对setter方法进行了重写，重写的原理是在原来的setter方法赋值之前调用[self willChangeValueForKey:@""]和赋值之后调用[self didChangeValueForKey:@""]. 并且重写后的方法会触发NSFundation_NSSetValueAndNotify方法发出通知。所以这是实现的原理。

KVO原理.png

面试题 2：如何手动触发KVO？

手动的调用willChangeValueForKey:或者didChangeValueForKey:方法都能触发KVO。

面试题 3：直接接修改成员变量会触发KVO吗？

不会，因为不经过上面1说的那个过程。

三， KVC相关的：

面试题 1：KVC的实现原理是怎样的？

KVC全程是Key_Value Coding也就是俗称的“键值编码”，可以通过key来访问某个属性。常见的KVC的API接口有：

kvc接口.png

当我们调用setValue:forKey:方法时，会先按照次序调用setKey:和_setKey:方法修改属性值，而如果调用不成功则会调用accessInstanceVariableDirectly:方法，如果返回YES则按照次序调用_key：和 _isKey: 和 key：和 _isKey:方法获取属性并直接赋值；而如果accessInstanceVariableDirectly：返回YES后调用了前面四个方法之后没找到属性值，或者accessInstanceVariableDirectly返回了NO，则调用setValue:forUndefineKey:方法并抛出异常NSunknownKeyException。下图是调用的过程图：

kvc赋值.png
当我们调用valueForKey：方法时候，过程也是类似的。会首先依次调用getKey：→key：→isKey：→_key方法，找到了则直接调用获取属性；找不到则会调用accessInstanceVariablesDirectly如果返回了YES，则依次调用_key：→ _isKey：→ key:→ isKey:方法找到了则直接调用取值。如果上面找不到或者accessInstanceVariablesDirectly直接返回NO，则调用setValue:forUndefineKey:方法并抛出异常NSunknownKeyException。下图是调用的过程图：
kvc取值.png

面试题 2：通过KVC修改属性会触发KVO吗？

会。因为KVO调用过程中会调用setter方法，进而触发KVO。

四，Category（也叫分类）相关的：

面试题 1：Caregory是什么？什么场合使用？

category也叫分类，是runtime支持实现的对类进行动态添加拓展, 是oc语法的一种。
分类使用的场合主要有：
1，降低单个类的体积，降低耦合性，可以多人开发；
2，可以对系统的类进行拓展；
3，可以模拟多继承；
4，可以用来对静态库方法进行公开。

面试题 2：Caregory的实现原理？

category在编译后是一个结构体category_t，里面存放着分类的类方法、方法、协议信息等，但是这个结构体里并没有属性列表，所以不能往分类里添加属性。在程序运行时候，runtime会将一个类的分类动态的合并到类信息里面（包括类对象和元类对象）。并且后编译的category会排在class的methods列表前面，所以当一个类有多个category时，后面编译的category的类方法和方法等会优先被调用。但这不是覆盖，而是优先调用。

面试题 3：Catefory和Class Extension的区别是什么？

category和class extension是两个不同的概念，都是oc语法中的一种，只是中文叫法有点类似。
它们的区别主要有：
1，category一般只能用来对类进行方法的扩展，而不能添加成员变量属性变量；而class extension可以添加属性和方法并且会自动生成setter和getter方法。
2，category中的方法是运行时合并到原来的类信息之中，而class extension中的属性和方法等是编译时候就添加到原来的类信息之中了。所以当category中声明的方法没有实现时候，编译时候也不会被提醒，而class extension就会报警。
3，class extension没有独立的.m文件，是需要在原来的类的.m文件中进行实现的，也就是需要有原来的类代码，需要依托源代码实现。而category有独立的.m文件，可以在.m中实现方法。

面试题 4：Category中有load方法吗？load方法什么时候调用？load方法可以被继承吗？load方法和intialize方法的区别是什么？

category中是有load方法的。+load方法是在runtime加载类和分类的时候调用，并且在整个程序运行过程中知知调用一次。load方法可以被继承但实际开发中我们都最好不要主动调用laod方法，让系统自动调用。而且调用的次序分别是：
先调用类的+load方法（其中，是按照编译顺序来调用的，先编译先调用，而且调用子类的load方法之前会先调用父类的load）；
然后再调用分类的laod（其中，分类是按照编译顺序来调用的，先编译的会先被调用）。
而且由上面的顺序可以看出，load方法是通过方法地址直接调用的，而不是通过objc_msgSend方法来调用。

intialize方法是在类第一次接收到信息时候调用。并且是先调用父类的intialize方法再调用子类的intialize方法（其实就是：先初始化父类在初始化子类，并且每个类只会初始化一次）。
intialize方法跟load方法最大的区别是调用不同，intialize方法是通过消息objc_msgSend方法调用的，而load方法是通过内存地址直接调用的。所以他们有以下各自的特点：
当子类的intialize方法没有实现的时候，就会调用父类的intialize方法（所以父类的intialize方法有可能会被多次调用）；
如果分类中实现了intialize方法，则会覆盖父类的intialize方法的调用。

面试题 5：如何给Category添加属性？

category的底层结构限制了无法给分类添加属性。但是可以通过关联对象来间接地实现给分类添加属性。

五，关联对象（associatedObject）相关的：

面试题 1：关联对象常用的api有哪些？

常用的有三个接口：

image.png

其中，对于key，除了可以使用属性名来作为key以外，还可以是使用方法签名来作为key这样可以较好的保证其唯一性。例如可以像下面这样设置key:

image.png
然后，关于objc_AssociationPolicy可以参考下面的表格：
image.png

面试题 1：关联对象的实现原理？

关联对象技术的核心对象有以下四个：
AssosiationManager;
AssosiationHashMap;
ObjectAssosiationMap;
ObjectAssosiation.
他们的之间的关系是这样的：

image.png

原理是这样的：关联对象并不是存储在被关联对象本身的内存中，而是存储在一个由runtime来保持的全局的统一的AssosiationManager对象中；这个对象持有一个AssosiationHashMap，在AssosiationHashMap里面存储着被关联对象的key以及被关联的属性ObjectAssosiationMap，而ObjectAssosiationMap中就存储着要关联的属性。
所以，当我们往一个对象里添加关联对象的时候，AssosiationManager就会往自己的AssosiationHashMap中添加一个键值对，这个键值对里就存着需要添加的属性信息。当我们要移除关联对象时候，除了可以调用移除方法以外，还可以通过设置nil来移除。