iOS 面试基础题

一、Objective-C 基础

问题: Objective-C 的动态特性有哪些？与 Swift 的区别是什么？答案:
- 动态特性:
  - 运行时（Runtime）：支持方法动态调用（objc_msgSend）、动态添加方法、动态交换方法（method swizzling）。
  - KVC/KVO：键值编码和键值观察，动态访问和监听属性。
  - Category：运行时扩展类功能。
- 与 Swift 的区别:
  - Swift 是静态类型语言，编译时优化更好，性能更高。
  - Objective-C 依赖运行时，灵活但性能稍逊。
  - Swift 的类型安全更强，Optional 避免空指针问题。
问题: 解释 Objective-C 的消息传递机制。答案:
- Objective-C 使用消息传递（message passing）而非直接方法调用。
- 核心函数 objc_msgSend 将消息发送给对象，运行时查找实现。
- 示例：
  [self performSelector:@selector(doSomething) withObject:nil];
- 注意:
  - 若方法不存在，可能导致崩溃（unrecognized selector）。
  - 使用 respondsToSelector: 检查方法存在性。
问题: Objective-C 中的属性（@property）有哪些常见修饰符？答案:
- 原子性：atomic（默认，线程安全但性能低）、nonatomic（非线程安全，性能高）。
- 内存管理：strong（持有引用）、weak（弱引用）、copy（复制对象）、assign（基本类型或弱引用）。
- 读写：readonly、readwrite（默认）。
- 示例：
  @property (nonatomic, strong) NSString *name;
  @property (nonatomic, weak) id<Delegate> delegate;
问题: Objective-C 中 block 的定义和使用？答案:
- 定义：类似 Swift 闭包，捕获上下文变量。
- 语法：
  void (^myBlock)(int) = ^(int value) {
  NSLog(@"Value: %d", value);
  };
  myBlock(42);
- 注意:
  - block 捕获变量默认是值捕获，需用 __block 修饰变量以支持修改。
  - 避免循环引用，使用 __weak typeof(self) weakSelf = self。

二、Swift 基础

问题: Swift 中 struct 和 class 的主要区别是什么？答案:
- 值类型 vs 引用类型: struct 是值类型，复制时创建新副本；class 是引用类型，复制时共享同一实例。
- 继承: class 支持继承，struct 不支持。
- 内存管理: struct 通常在栈上分配，class 在堆上分配，需 ARC 管理。
- 初始化: struct 自动生成成员初始化器，class 需手动定义。
- 可变性: struct 的 mutating 方法需显式声明，class 方法默认可修改实例。
- 使用场景: struct 适合简单数据模型（如 DTO），class 适合复杂对象（如视图控制器）。
问题: struct 和 class 在初始化时，属性和 init 函数有哪些注意事项？答案:
- 属性初始化:
  - 非可选属性必须在初始化时赋值，或提供默认值。
  - 常量（let）属性只能在初始化时赋值。
  - struct 自动生成成员初始化器（若无自定义 init），class 需显式定义。
- init 函数:
  - class 的 init 需确保所有非可选属性初始化完成。
  - class 支持指定初始化器（designated）和便利初始化器（convenience），convenience 必须调用 designated。
  - struct 的 init 不需要考虑继承，但若自定义 init，自动生成的成员初始化器失效。
  - deinit 仅适用于 class，用于释放资源。
- 示例:
  class Animal {
  var name: String
  init(name: String) { self.name = name }
  }
  struct Point {
  var x: Int, y: Int
  // 自动生成 init(x:y:)
  }
问题: class 是否可以服从 Codable 协议？如何实现？答案:
- 是的，class 可以服从 Codable 协议（包括 Encodable 和 Decodable）。
- 实现方式：
  - 确保 class 的所有存储属性都符合 Codable。
  - 若属性是自定义类型，自定义类型也需符合 Codable。
  - 示例：
    class User: Codable {
    var name: String
    var age: Int
    }
- 注意：class 的继承需要额外处理，父类和子类都需符合 Codable，可能需自定义编码/解码逻辑。

问题: 如何利用 Codable 协议兼容接口下发的字段类型或字段名？答案:

兼容字段名:

使用 CodingKeys 枚举映射接口字段名和 Swift 属性名。

示例：

struct User: Codable {
    var userName: String
    var userAge: Int
    
    enum CodingKeys: String, CodingKey {
        case userName = "name"
        case userAge = "age"
    }
}

兼容字段类型:

自定义 init(from:) 和 encode(to:) 方法处理类型转换。

示例（处理 age 可能是 String 或 Int）：

struct User: Codable {
    var name: String
    var age: Int
    
    enum CodingKeys: String, CodingKey {
        case name, age
    }
    
    init(from decoder: Decoder) throws {
        let container = try decoder.container(keyedBy: CodingKeys.self)
        name = try container.decode(String.self, forKey: .name)
        if let ageInt = try? container.decode(Int.self, forKey: .age) {
            age = ageInt
        } else if let ageString = try? container.decode(String.self, forKey: .age) {
            age = Int(ageString) ?? 0
        } else {
            age = 0
        }
    }
}

问题: Optional 的本质是什么？答案:
- Optional 是一个枚举类型，定义如下：
  enum Optional<Wrapped> {
  case none
  case some(Wrapped)
  }
- 本质:
  - 表示一个值可能存在（some）或不存在（none）。
  - 提供安全的方式处理空值，避免运行时崩溃。
- 使用场景:
  - 解包：if let, guard let, ??, map, flatMap。
  - 链式调用：optional?.property?.method()。
- 注意:
  - 避免强制解包（!），除非确定值存在。

问题: 解释 Swift 中的 GCD 多线程编程及其常见用法。答案:

GCD（Grand Central Dispatch）:
- 苹果提供的并发框架，用于管理任务队列和线程。
- 核心概念：DispatchQueue（串行/并发）、DispatchGroup、DispatchSemaphore。

常见用法:

异步任务：

DispatchQueue.global().async {
    // 后台任务
    DispatchQueue.main.async {
        // 更新 UI
    }
}

串行队列：

let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.example.serial")
serialQueue.async { /* 任务 1 */ }
serialQueue.async { /* 任务 2 */ } // 按顺序执行

DispatchGroup：

let group = DispatchGroup()
group.enter()
DispatchQueue.global().async {
    // 任务 1
    group.leave()
}
group.notify(queue: .main) {
    // 所有任务完成
}

注意:
- 避免在主线程执行耗时任务。
- 合理使用 QoS（服务质量）优先级。

问题: 解释 Swift 的 Task 和 async/await 多线程编程。答案:

async/await:
- Swift 5.5 引入的结构化并发模型，简化异步编程。
- 使用 async 标记异步函数，await 暂停等待结果。

Task:

用于启动异步任务，运行于并发上下文。

示例：

func fetchData() async throws -> Data {
    let url = URL(string: "https://example.com")!
    let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)
    return data
}

Task {
    do {
        let data = try await fetchData()
        print("Data fetched")
    } catch {
        print("Error: \(error)")
    }
}

并发模型:

Task Group：并行执行多个任务。

let result = try await withTaskGroup(of: Int.self) { group in
    for i in 0..<5 {
        group.addTask { return i * 2 }
    }
    var results: [Int] = []
    for try await value in group {
        results.append(value)
    }
    return results
}

Actor：线程安全的引用类型，避免数据竞争。

actor Counter {
    var value = 0
    func increment() { value += 1 }
}

问题: Swift 中的闭包、逃逸闭包和捕获列表？答案:
- 闭包定义:
  - 自包含的代码块，可捕获上下文变量。
  - 语法：{ (parameters) -> ReturnType in statements }
- 捕获列表:
  - 控制闭包如何捕获变量（值/引用）。
  - 示例：
    var x = 10
    let closure = { [x] in print(x) } // 捕获 x 的值
    x = 20
    closure() // 输出 10
- 逃逸闭包:
  - 闭包在函数返回后仍可被调用，需标记 @escaping。
  - 示例：
    var completion: (() -> Void)?
    func performTask(completion: @escaping () -> Void) {
    self.completion = completion
    }
问题: 高阶函数（如 map、filter、reduce）的用途和示例？答案:
- 用途:
  - 函数式编程核心，用于处理集合数据。
  - 提高代码简洁性和可读性。
- 示例:
  - map：
    let numbers = [1, 2, 3]
    let doubled = numbers.map { $0 * 2 } // [2, 4, 6]
  - filter：
    let evens = numbers.filter { $0 % 2 == 0 } // [2]
  - reduce：
    let sum = numbers.reduce(0) { $0 + $1 } // 6
问题: Combine 框架的核心概念和使用场景？答案:
- 核心概念:
  - 响应式编程框架，处理异步事件流。
  - 核心组件：Publisher、Subscriber、Operator。
- 使用场景:
  - 网络请求、 Connor输入、状态变化。
- 示例：
  import Combine
  let publisher = [1, 2, 3].publisher
  let cancellable = publisher
  .map { $0 * 2 }
  .sink { print($0) } // 输出 2, 4, 6
- 注意:
  - 使用 AnyCancellable 管理订阅生命周期。
问题: RxSwift 的核心概念和与 Combine 的区别？答案:
- 核心概念:
  - 基于观察者模式的响应式框架。
  - 核心组件：Observable、Observer、Operator、Scheduler。
- 示例：
  import RxSwift
  let disposeBag = DisposeBag()
  Observable.just([1, 2, 3])
  .map { $0 * 2 }
  .subscribe(onNext: { print($0) })
  .disposed(by: disposeBag)
- 与 Combine 的区别:
  - Combine 是苹果原生框架，RxSwift 是第三方库。
  - Combine 集成 Swift 特性（如 property wrapper）。
  - RxSwift 社区更大，跨平台支持更好。
问题: ARC 内存管理的原理和常见问题？答案:
- 原理:
  - 自动引用计数（ARC）跟踪对象引用，引用计数为 0 时释放。
  - 强引用（strong）、弱引用（weak）、无主引用（unowned）。
- 常见问题:
  - 循环引用：
    - 两个对象互相强引用，导致内存泄漏。
    - 解决：使用 weak 或 unowned。
    - 示例：
      class Person {
      var dog: Dog?
      }
      class Dog {
      weak var owner: Person? // 避免循环引用
      }
  - 闭包捕获：
    - 闭包捕获 self 可能导致循环引用。
    - 解决：使用 [weak self]。

三、iOS 开发基础

问题: 什么是 UIApplication 和 UIApplicationDelegate？答案:

UIApplication：管理 iOS 应用的生命周期和全局状态（如通知、后台任务）。
UIApplicationDelegate：处理应用生命周期事件（如 didFinishLaunchingWithOptions、applicationDidEnterBackground）。

示例：

class AppDelegate: UIResponder, UIApplicationDelegate {
    func application(_ application: UIApplication, didFinishLaunchingWithOptions launchOptions: [UIApplication.LaunchOptionsKey: Any]?) -> Bool {
        return true
    }
}

问题: 解释 UIViewController 的生命周期。答案:
- viewDidLoad：视图加载完成，初始化 UI。
- viewWillAppear：视图即将显示。
- viewDidAppear：视图已显示。
- viewWillDisappear：视图即将消失。
- viewDidDisappear：视图已消失。
- 注意：避免在 viewDidLoad 执行耗时任务，UI 更新放在 viewWillAppear 或 viewDidAppear。

问题: Auto Layout 的基本原理和使用方式？答案:

原理：通过约束（constraints）定义视图的布局，适应不同屏幕大小。

使用方式：

Interface Builder：拖拽设置约束。
代码：NSLayoutConstraint 或 Anchor API。

示例（Anchor）：

view.translatesAutoresizingMaskIntoConstraints = false
NSLayoutConstraint.activate([
    view.topAnchor.constraint(equalTo: superview.topAnchor, constant: 20),
    view.leadingAnchor.constraint(equalTo: superview.leadingAnchor, constant: 20)
])

四、内存管理

问题: MRC 和 ARC 的区别？答案:
- MRC（手动引用计数）：
  - 开发者手动调用 retain、release、autorelease。
  - 繁琐，易出错。
- ARC（自动引用计数）：
  - 编译器自动插入内存管理代码。
  - 简化开发，但需注意循环引用。
- 注意：MRC 已基本淘汰，iOS 5 后默认 ARC。
问题: 如何检测和解决内存泄漏？答案:
- 检测：
  - 使用 Instruments 的 Leaks 工具。
  - 分析对象引用计数。
- 解决：
  - 使用 weak/unowned 打破循环引用。
  - 确保 delegate 属性使用 weak。
  - 检查闭包/block 中的 self 捕获。

五、多线程

问题: iOS 中有哪些多线程技术？ answers:
- GCD：DispatchQueue 管理任务队列。
- NSOperation/OperationQueue：高级封装，支持依赖和取消。
- Thread：底层线程管理（不推荐）。
- async/await（Swift）：结构化并发，简化异步编程。
- NSTimer/PThread：特定场景（如定时器、低级线程）。
问题: 主线程和全局线程的区别？如何确保 UI 更新在主线程？答案:
- 主线程：处理 UI 和用户交互，阻塞会导致卡顿。
- 全局线程：用于后台任务，如网络请求、数据处理。
- 确保主线程：
  - GCD：DispatchQueue.main.async { /* UI 更新 */ }
  - async/await：@MainActor 或 Task { await MainActor.run { /* UI 更新 */ } }

六、设计模式

问题: iOS 开发中常用的设计模式有哪些？答案:
- 单例：如 UIApplication.shared。
- 委托（Delegate）：如 UITableViewDelegate。
- 观察者：如 KVO 或 NotificationCenter。
- MVC：Model-View-Controller，iOS 默认架构。
- MVVM：结合 Combine/RxSwift 实现响应式架构。
- 工厂模式：创建对象（如 URLSessionConfiguration）。
- 适配器：桥接不同接口（如第三方库适配）。

问题: 实现一个简单的单例模式（Swift 和 Objective-C）。答案:

Swift：

class Singleton {
    static let shared = Singleton()
    private init() {}
}

Objective-C：

@interface Singleton : NSObject
+ (instancetype)shared;
@end

@implementation Singleton
+ (instancetype)shared {
    static Singleton *instance = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        instance = [[Singleton alloc] init];
    });
    return instance;
}
@end

七、网络

问题: iOS 中如何进行网络请求？答案:

URLSession：

默认方式，支持 GET、POST、上传、下载。

示例（Swift）：

let url = URL(string: "https://api.example.com")!
let task = URLSession.shared.dataTask(with: url) { data, response, error in
    guard let data = data, error == nil else { return }
    // 处理数据
}
task.resume()

Alamofire（第三方库）：

简化请求和响应处理。

示例：

import Alamofire
AF.request("https://api.example.com").responseJSON { response in
    // 处理响应
}

问题: 如何处理 HTTPS 和证书验证？答案:

默认 HTTPS：URLSession 默认支持 HTTPS。

自定义证书验证：

实现 URLSessionDelegate 的 didReceiveChallenge 方法。

示例：

class NetworkManager: NSObject, URLSessionDelegate {
    func urlSession(_ session: URLSession, didReceive challenge: URLAuthenticationChallenge, completionHandler: @escaping (URLSession.AuthChallengeDisposition, URLCredential?) -> Void) {
        // 验证服务器证书
        completionHandler(.useCredential, URLCredential(trust: challenge.protectionSpace.serverTrust!))
    }
}

八、数据库

问题: iOS 中常见的数据库技术有哪些？答案:
- Core Data：
  - 苹果原生框架，对象-关系映射（ORM）。
  - 适合复杂数据模型。
- Realm：
  - 第三方数据库，性能高，易用。
  - 支持实时更新。
- SQLite：
  - 轻量级数据库，需手动管理 SQL。
  - 使用 FMDB 简化操作。
- UserDefaults：
  - 轻量级键值存储，适合简单数据。

问题: Core Data 的基本使用流程？答案:

步骤：
1. 创建数据模型（.xcdatamodeld 文件）。
2. 配置 NSPersistentContainer。
3. 执行 CRUD 操作。

示例：

let container = NSPersistentContainer(name: "Model")
container.loadPersistentStores { _, error in
    guard error == nil else { return }
    let context = container.viewContext
    let entity = NSEntityDescription.insertNewObject(forEntityName: "User", into: context)
    entity.setValue("John", forKey: "name")
    try? context.save()
}

九、框架

问题: UIKit 和 SwiftUI 的区别和适用场景？答案:
- UIKit：
  - 基于命令式编程，成熟稳定。
  - 适合复杂应用，支持 iOS 9+。
  - 使用 UIViewController、UIView 等。
- SwiftUI：
  - 基于声明式编程，简洁现代。
  - 适合新项目，iOS 13+。
  - 使用 View 协议和 Combine。
- 选择：
  - UIKit：兼容旧设备或需要复杂自定义。
  - SwiftUI：快速开发，跨平台（iOS、macOS）。

问题: 如何在 UIKit 中集成 SwiftUI？答案:

使用 UIHostingController 嵌入 SwiftUI 视图。

示例：

import SwiftUI
let swiftUIView = Text("Hello, SwiftUI!")
let hostingController = UIHostingController(rootView: swiftUIView)
navigationController?.pushViewController(hostingController, animated: true)

十、综合问题

问题: 设计一个线程安全的网络请求单例类，支持 Codable（Swift）。答案:

import Foundation

@MainActor
final class NetworkManager: Codable {
    static let shared = NetworkManager()
    private let urlSession = URLSession.shared
    
    private init() {}
    
    enum CodingKeys: CodingKey {
        case dummy
    }
    
    func encode(to encoder: Encoder) throws {
        var container = encoder.container(keyedBy: CodingKeys.self)
        // 编码逻辑
    }
    
    init(from decoder: Decoder) throws {
        // 单例无需恢复实例
    }
    
    func fetchData<T: Decodable>(from url: URL) async throws -> T {
        let (data, _) = try await urlSession.data(from: url)
        return try JSONDecoder().decode(T.self, from: data)
    }
}

问题: 如何优化 iOS 应用的性能？答案:
- 内存：避免循环引用，使用 Instruments 检测泄漏。
- CPU：减少复杂计算，使用 GCD 或 async/await 优化耗时任务。
- UI：异步加载图片，优化 Auto Layout，减少离屏渲染。
- 网络：缓存响应，压缩数据，使用分页加载。
- 启动时间：延迟非必要初始化，主线程只处理 UI。
问题: 常见崩溃原因及解决方法？答案:
- 原因：
  - 空指针（Objective-C）/强制解包（Swift）。
  - 数组越界。
  - 主线程阻塞。
  - 循环引用导致内存不足。
- 解决：
  - 使用 Optional 和安全解包。
  - 检查数组索引。
  - 耗时任务移至后台线程。
  - 使用 weak/unowned 打破循环引用。