iOS基础 2.0

前言

iOS中是怎么对内存进行管理的？
iOS中有哪些多线程？
Block是什么？有哪些？
iOS中如何保存数据？有哪些持久化存储机制？
什么是浅拷贝？什么是深拷贝？

1、iOS中是怎么对内存进行管理的？

为什么要进行内存管理？

  程序在运行的过程中，往往涉及到创建对象、定义变量、调用函数或方法，而这些行为都会增加程序的内存占用。
  一个移动设备的内存是有限的，每个软件所能占用的内存也是有限的。当程序所占用的内存较多时，系统就会发出内存警告，这时就得回收一些不需要再使用的内存空间。比如不再使用的对象、变量等。
  如果程序占用内存过大，系统可能会强制关闭程序，造成崩溃、闪退现象，影响用户体验。所以我们需要对内存进行合理的分配、清除内存、回收不再使用的对象，从而保证程序的稳定性。

内存组成是什么？

  • 代码区：用于存放程序的代码，即CPU执行的机器指令，是只读的。代码区通常也位于代码段。
  • 常量区：存储常量数据，如字符串常量。用于存储已经初始化的常量，这些数据在程序运行期间不可被修改，程序结束后由系统释放。常量区通常位于代码段。
  • 全局（静态）区：用于存储全局变量和静态变量，其生命周期与整个应用程序的运行周期相同。全局变量存储在数据段，静态变量存储在BSS段（未初始化数据段）。
  • 堆区：是用于动态分配内存的区域，用于存放进程运行中被动态分配的内存段。在堆中分配的内存由程序员负责管理，通常通过malloc、free或new、delete等操作。堆的大小通常受操作系统和硬件限制，且动态增长。
  • 栈区：用于存放程序临时创建的变量、存放函数的参数值、局部变量等。由编译器自动分配释放。

怎么对内存进行管理？

  在iOS中，内存管理是一个重要而且必要的任务，以确保应用运行时不会出现内存泄露或内存过度使用问题。以下是一些iOS对内存进行管理的关键概念和方法：

  • 使用ARC的情况下

1、自动管理引用计数：
在ARC环境下，引用计数是自动管理的。你无需手动调用retain、 release和autorelese。

// 示例：使用强引用
NSString *strongReference = [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello, World!"];

// 示例：使用弱引用
__weak NSString *weakReference = strongReference;

2、避免循环引用：
在Block中使用__weak来引用对象，以免循环引用（说明下，并非所有的Block都能产生循环引用）。

__weak typeof(self) weakSelf = self;
someBlock = ^{
    [weakSelf doSomething];
};
  • 在非ARC环境下

1、手动管理引用计数：
在非ARC环境下，需要手动管理引用计数，手动调用retain和release。

// 示例：手动管理引用计数
NSString *manualReference = [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello, World!"];
[manualReference retain]; // 增加引用计数
[manualReference release]; // 减少引用计数

2、使用自动释放池：
在非ARC环境下，可以使用自动释放池来延迟释放对象

// 示例：使用自动释放池
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

NSString *autoreleaseReference = [[[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello, World!"] autorelease];

[pool drain]; // 手动释放池中的对象

2、iOS中有哪些多线程？有什么区别？

  在iOS中，多线程是一种并发编程的技术，允许应用程序同时执行多个任务。以下是iOS中常用的多线程技术，以及它们之间的一些区别：

  • NSThread：是Objective-C中的一个轻量级多线程类。你可以使用NSThread来创建和管理线程。但需要注意的是，NSThread的使用相对底层（提供了较为基础的线程管理接口），需要手动管理线程的生命周期和线程执行。

a、线程的创建和启动
  需要手动创建线程对象、设置线程的执行方法、启动线程，并在适当的时机手动管理线程的生命周期。

// 创建线程对象
NSThread *myThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(myThreadMainMethod) object:nil];

// 启动线程
[myThread start];

b、线程同步和通信
  提供了基础的线程同步和通信机制，例如使用performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:方法来在不同线程中执行方法（UI更新(主线程上)、后台任务通知主线程、线程之间的通信）。但相较于其他更高级的多线程技术，NSThread对线程同步较为有限。

1)、UI更新

[self performSelector:@selector(updateUI) onThread:[NSThread mainThread] withObject:nil waitUntilDone:NO];

2)、后台任务通知主线程

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 后台任务完成
    
    // 通知主线程执行操作
    [self performSelector:@selector(taskCompleted) onThread:[NSThread mainThread] withObject:nil waitUntilDone:NO];
});

3)、线程之间的通信

// 在后台线程中执行任务
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [self performSelector:@selector(taskCompleted) onThread:myThread withObject:nil waitUntilDone:NO];
});
  • GCD：由苹果提供的高级多线程技术，用于管理并发任务。GCD提供了一个简单而强大的API，通过队列来管理任务的执行。GCD负责调度任务，开发者无需手动创建线程。GCD包括了串行队列、并发队列和全局队列等概念。
  • NSOperation/NSOperationQueue：建立在GCD之上的更高级别的抽象。NSOperation定义了一个操作，而NSOperationQueue管理操作的执行。这提供了更多的控制和额外的功能，例如操作之间的依赖关系、取消和暂停等。

区别:

  • 抽象程度

    • NSThread：较为底层，需要手动管理线程的创建、启动和销毁。
    • GCD：提供了更高级别的抽象，通过队列管理任务。
    • NSOperationQueue：提供了更高级别的操作管理

  • 手动与自动管理

    • NSThread：手动管理线程的生命周期和执行
    • GCD/NSOperationQueue：自动化的方式来管理并发任务，开发者只需关注任务的执行逻辑。

  • 队列类型

    • GCD/NSOperationQueue：包含了串行队列和并发队列，允许开发者轻松实现并发任务

  • 依赖关系：串行队列和并发队列，同时支持设置最大并发数。

    • GCD/NSOperationQueue：支持任务之间的依赖关系，可以指定一个任务在另一个任务完成后才执行。使得任务之间的协作变得更为灵活。

3、Block是什么？有哪些？

  Block是一种在C语言基础上构建的Objective-C特性，允许你创建一个封装了一段代码的对象，可以在程序中传递和执行。Block也被称为闭包，它捕获了其定义时的环境，使得在执行时可以访问这个环境。
语法如下：

returnType (^blockName)(parameterTypes) = ^returnType(parameters) {
    // block 体
};

1、无参数无返回值的Block

// 声明并定义一个无参数无返回值的 Block
void (^simpleBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"This is a simple block.");
};

// 调用 Block
simpleBlock();

2、带参数的Block

// 声明并定义一个带参数的 Block
void (^parameterBlock)(NSString *) = ^(NSString *name) {
    NSLog(@"Hello, %@", name);
};

// 调用 Block
parameterBlock(@"John");

3、带返回值的Block：

// 声明并定义一个带返回值的 Block
NSInteger (^addBlock)(NSInteger, NSInteger) = ^(NSInteger a, NSInteger b) {
    return a + b;
};

// 调用 Block
NSInteger result = addBlock(3, 5);
NSLog(@"Result: %ld", result);

4、Block作为方法参数：

// 声明一个方法，参数为 Block
- (void)performOperationWithBlock:(void (^)(void))operationBlock {
    NSLog(@"Before Block");
    // 执行传入的 Block
    operationBlock();
    NSLog(@"After Block");
}

// 调用方法，传入 Block
[self performOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"Inside the Block");
}];

Block在异步线程、回调函数、动画和集合操作等场景中被广泛使用。

4、iOS中如何保存数据？有哪些持久化存储机制？

1、UserDefaults：存储小量数据的轻量级存储方式，适用于简单的配置信息、用户偏好设置等。它基于键值对的方式进行数据存储。

// 保存数据到UserDefaults
NSUserDefaults *userDefaults = [NSUserDefaults standardUserDefaults];
[userDefaults setObject:@"John" forKey:@"UserName"];
[userDefaults synchronize]; // 可选的，手动同步UserDefaults

// 从UserDefaults读取数据
NSUserDefaults *userDefaults = [NSUserDefaults standardUserDefaults];
NSString *userName = [userDefaults objectForKey:@"UserName"];

2、文件存储：可以使用NSData、NSString等进行数据的读写。

// 保存数据到文件
NSString *dataString = @"Hello, World!";
NSString *filePath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject stringByAppendingPathComponent:@"data.txt"];
[dataString writeToFile:filePath atomically:YES encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil];

// 从文件中读取数据
NSString *filePath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject stringByAppendingPathComponent:@"data.txt"];
NSString *dataString = [NSString stringWithContentsOfFile:filePath encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil];

3、Core Data：一个面向对象的数据持久化框架，适用于处理大量结构化的数据。提供了对象关系映射和查询功能。

// Core Data 的基本使用
NSManagedObjectContext *context = // 获取上下文对象
NSManagedObject *newObject = [NSEntityDescription insertNewObjectForEntityForName:@"EntityName" inManagedObjectContext:context];
[newObject setValue:@"John" forKey:@"name"];

NSError *error = nil;
if (![context save:&error]) {
    NSLog(@"Save failed: %@", [error localizedDescription]);
}

4、SQLite数据库：可以直接使用SQLite API
或者使用封装库(FMDB)来实现

// 使用 FMDB 操作 SQLite 数据库
FMDatabase *db = [FMDatabase databaseWithPath:databasePath];
if (![db open]) {
    NSLog(@"Could not open database.");
    return;
}

NSString *insertSQL = [NSString stringWithFormat:@"INSERT INTO TableName (name, age) VALUES ('%@', %ld)", name, age];
[db executeUpdate:insertSQL];

[db close];

  这些是iOS中常用的一些持久化存储机制，选择适当的方式取决于应用程序的需求和数据的性质。

  • UserDefaults适用于小量数据；
  • 文件存储适用于简单文本或二进制数据；
  • Core Data适用于复杂的数据模型；
  • SQLite则适用于需要关系型数据库的情况。

5、什么是浅拷贝？什么是深拷贝？

  浅拷贝和深拷贝是在编程中经常遇到的两个概念，它们描述了在复制对象或数据结构时所采用的不同策略。

  • 浅拷贝：创建一个新的对象，但不复制对象中的所有内容。只复制对象的引用，而不复制引用指向的内容。因此，原始对象和浅拷贝后的对象共享相同的子对象。如果修改了原始对象中的共享子对象，浅拷贝后的对象也会受到影响。
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject <NSCopying>

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, copy) NSMutableArray *hobbies;

@end

@implementation Person

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    Person *copy = [[[self class] allocWithZone:zone] init];
    copy.name = [self.name copy];
    copy.hobbies = [self.hobbies mutableCopy];
    return copy;
}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *person1 = [[Person alloc] init];
        person1.name = @"John";
        person1.hobbies = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"Reading", @"Swimming", nil];

        // 浅拷贝
        Person *person2 = [person1 copy];

        // 修改原始对象的属性
        [person1.hobbies addObject:@"Traveling"];

        // 浅拷贝后的对象也受到影响
        NSLog(@"Person 1 Hobbies: %@", person1.hobbies); // 输出: Reading, Swimming, Traveling
        NSLog(@"Person 2 Hobbies: %@", person2.hobbies); // 输出: Reading, Swimming, Traveling
    }
    return 0;
}

  Person类实现了NSCopying协议，并重写了copyWithZone：方法进行浅拷贝。通过copy方法创建的person2对象和person1对象共享相同的hobbies数组，因此修改一个对象的hobbies
数组会影响到另一个对象。

  • 深拷贝：创建一个新的对象，并递归地复制对象中的所有内容，包括对象所引用的其他对象。深拷贝生成的新对象与原始对象完全独立，对一个对象的修改不会影响影响到另一个对象。
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject <NSCopying>

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, copy) NSMutableArray *hobbies;

@end

@implementation Person

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    Person *copy = [[[self class] allocWithZone:zone] init];
    copy.name = [self.name copy];
    copy.hobbies = [[NSMutableArray alloc] initWithArray:self.hobbies copyItems:YES];
    return copy;
}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *person1 = [[Person alloc] init];
        person1.name = @"John";
        person1.hobbies = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"Reading", @"Swimming", nil];

        // 深拷贝
        Person *person2 = [person1 copy];

        // 修改原始对象的属性
        [person1.hobbies addObject:@"Traveling"];

        // 深拷贝后的对象不受影响
        NSLog(@"Person 1 Hobbies: %@", person1.hobbies); // 输出: Reading, Swimming, Traveling
        NSLog(@"Person 2 Hobbies: %@", person2.hobbies); // 输出: Reading, Swimming
    }
    return 0;
}

  Person类的copyWithZone:方法中使用了initWithArray:copyItems:方法，这会递归地复制数组中的每个元素，从而创建了一个全新的hobbies数组，使得修改一个对象的hobbies不会影响到另一个对象。

让我们通过一个生活中的比喻来理解：
  假设你制作了一个购物清单，上面列有你需要购买的物品。现在你和你朋友决定共享这个购物清单，以便两人都知道需要购买什么。
浅拷贝：你和朋友共用这一份购物清单。如果你修改了清单上的某个物品，这个变化也会影响到你朋友，因为你们就这一份，按着上面的来购物。
深拷贝：你制作了一份购物清单的副本，你们两个各自拿着一张清单。这个时候，你修改了自己的清单，朋友那是不受到影响的。

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