以下是回顾之前上、中、下三篇底层面试题的补充，附上答案。

俗话说得好，底层不牢，地动山摇。

这些答案只是给大家一些参考，大家可以再结合自己理解进行回答，有需要的朋友们下面来一起看看吧。

本文收录：公众号【iOS进阶宝典《iOS底层面试干货分享（补充）》】

iOS开发中的加密方式

iOS加密相关算法框架：CommonCrypto。

1:对称加密： DES、3DES、AES

  • 加密和解密使用同一个密钥。
  • 加密解密过程：
  • 明文->密钥加密->密文，
  • 密文->密钥解密->明文。
  • 优点：算法公开、计算量少、加密速度快、加密效率高、适合大批量数据加密；
  • 缺点：双方使用相同的密钥，密钥传输的过程不安全，易被破解，因此为了保密其密钥需要经常更换。

AES：AES又称高级加密标准，是下一代的加密算法标准，支持128、192、256位密钥的加密，加密和解密的密钥都是同一个。iOS一般使用ECB模式，16字节128位密钥。

AES算法主要包括三个方面：轮变化、圈数和密钥扩展。

  • 优点：高性能、高效率、灵活易用、安全级别高。
  • 缺点：加密与解密的密钥相同，所以前后端利用AES进行加密的话，如何安全保存密钥就成了一个问题。

DES：数据加密标准，DES算法的入口参数有三个：Key、Data、Mode。

  • 其中Key为7个字节共56位，是DES算法的工作密钥；Data为8个字节64位，是要被加密或被解密的数据；Mode为DES的工作方式，有两种：加密、解密。
  • 缺点：与AES相比，安全性较低。

3DES：3DES是DES加密算法的一种模式，它使用3条64位的密钥对数据进行三次加密。是DES向AES过渡的加密算法，是DES的一个更安全的变形。它以DES为基本模块，通过组合分组方法设计出分组加密算法。

2.非对称加密:RSA加密

  • 非对称加密算法需要成对出现的两个密钥，公开密钥(publickey) 和私有密钥(privatekey) 。
  • 加密解密过程：对于一个私钥，有且只有一个与之对应的公钥。生成者负责生成私钥和公钥，并保存私钥，公开公钥。

公钥加密，私钥解密；或者私钥数字签名，公钥验证。公钥和私钥是成对的，它们互相解密。

  • 特点：

    1).对信息保密，防止中间人攻击：将明文通过接收人的公钥加密，传输给接收人，因为只有接收人拥有对应的私钥，别人不可能拥有或者不可能通过公钥推算出私钥，所以传输过程中无法被中间人截获。只有拥有私钥的接收人才能阅读。此方法通常用于交换对称密钥。

    2). 身份验证和防止篡改：权限狗用自己的私钥加密一段授权明文，并将授权明文和加密后的密文，以及公钥一并发送出来，接收方只需要通过公钥将密文解密后与授权明文对比是否一致，就可以判断明文在中途是否被篡改过。此方法用于数字签名。

  • 优点：加密强度小，加密时间长，常用于数字签名和加密密钥、安全性非常高、解决了对称加密保存密钥的安全问题。
  • 缺点：加密解密速度远慢于对称加密，不适合大批量数据加密。

3. 哈希算法加密：MD5加密、.SHA加密、HMAC加密

  • 哈希算法加密是通过哈希算法对数据加密，加密后的结果不可逆，即加密后不能再解密。
  • 特点：不可逆、算法公开、相同数据加密结果一致。
  • 作用：信息摘要，信息“指纹”，用来做数据识别的。如：用户密码加密、文件校验、数字签名、鉴权协议。

MD5加密：对不同的数据加密的结果都是定长的32位字符。

.SHA加密：安全哈希算法，主要适用于数字签名标准(DSS)里面定义的数字签名算法(DSA)。对于长度小于2^64位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。当接收到消息的时候，这个消息摘要可以用来验证数据的完整性。在传输的过程中，数据很可能会发生变化，那么这时候就会产生不同的消息摘要。当然除了SHA1还有SHA256以及SHA512等。

HMAC加密：给定一个密钥，对明文加密，做两次“散列”，得到的结果还是32位字符串。

4. Base64加密

  • 一种编码方式，严格意义上来说不算加密算法。其作用就是将二进制数据编码成文本，方便网络传输。
  • 用 base64 编码之后，数据长度会变大，增加了大约 1/3，但是好处是编码后的数据可以直接在邮件和网页中显示；
  • 虽然 base64 可以作为加密，但是 base64 能够逆运算，非常不安全！
  • base64 编码有个非常显著的特点，末尾有个 ‘=’ 号。
  • 原理：
    1). 将所有字符转化为ASCII码；
    2). 将ASCII码转化为8位二进制；
    3). 将二进制三位一组不足补0，共24位，再拆分成6位一组共四组；
    4). 统一在6位二进制前补两个0到八位；
    5). 将补0后的二进制转为十进制；
    6). 最后从Base64编码表获取十进制对应的Base64编码。

App安全，数字签名，App签名，重签名

因为应用实际上是一个加壳的ipa文件，但是有可能被砸壳甚至越狱手机下载的ipa包直接就是脱壳的，可以直接反编译，所以不要在plist文件、项目中的静态文件中存储关键的信息。所以敏感信息对称加密存储或者就存储到keychain里。而且加密密钥也要定期更换。

数字签名是通过HASH算法和RSA加密来实现的。 我们将明文数据加上通过RSA加密的数据HASH值 一起传输给对方，对方可以解密拿出HASH值来进行验证。这个通过RSA加密HASH值数据，我们称之为数字签名。

App签名

  • 1.在Mac开发机器上生成一对公钥和私钥，这里称为公钥L，私钥L(L：Local)。
  • 2.苹果自己有固定的一对公钥和私钥，私钥在苹果后台，公钥在每个iOS设备上。这里称为公钥A，私钥A(A：Apple)。
  • 3.把开发机器上的公钥L传到苹果后台，用苹果后台的私钥A去签名公钥L。得到一个包含公钥L以及其签名数据证书。
  • 4.在苹果后台申请AppID，配置好设备ID列表和APP可使用的权限，再加上第③步的证书，组成的数据用私钥A签名，把数据和签名一起组成一个Provisioning Profile描述文件，下载到本地Mac开发机器。
  • 5.在开发时，编译完一个APP后，用本地的私钥L对这个APP进行签名，同时把第④步得到的Provisioning Profile描述文件打包进APP里，文件名为embedded.mobileprovision，把 APP安装到手机上。
  • 6.在安装时，iOS系统取得证书，通过系统内置的公钥A，去验证embedded.mobileprovision的数字签名是否正确，里面的证书签名也会再验一遍。
  • 7.确保了embedded.mobileprovision里的数据都是苹果授权的以后，就可以取出里面的数据，做各种验证，包括用公钥 L 验证APP签名，验证设备 ID 是否在 ID 列表上，AppID 是否对应得上，权限开关是否跟 APP 里的 Entitlements 对应等。

OC数据类型

① 基本数据类型

  • C语言基本数据类型（如short、int、float等）在OC中都不是对象，只是一定字节的内存空间用于存储数值，他们都不具备对象的特性，没有属性方法可以被调用。

  • OC中的基本数据类型：
    NSInteger(相当于long型整数)、
    NSUInteger(相当于unsigned long型整数)、
    CGFloat(在64位系统相当于double，32位系统相当于float)等。
    他们并不是类，只是用typedef对基本数据类型进行了重定义，他们依然只是基本数据类型。

  • 枚举类型：其本质是无符号整数。

  • BOOL类型：是宏定义，OC底层是使用signed char来代表BOOL。

② 指针数据类型

指针数据类型包括： 类class、id。

  • 类class：NSString、NSSet、NSArray、NSMutableArray、NSDictionary、NSMutableDictionary、NSValue、NSNumber(继承NSValue)等，都是class，创建后便是对象，继承NSObject。
    OC中提供了NSValue、NSNumber来封装C语言的基本类型，这样我们就可以让他们具有面向对象的特征了。
  • id：id是指向Objective-C对象的指针，等价于C语言中的void*，可以映射任何对象指针指向他，或者映射它指向其他的对象。常见的id类型就是类的delegate属性。

集合NSSet和数组NSArray区别：

  • 都是存储不同的对象的地址；
  • 但是NSArray是有序的集合，NSSet是无序的集合，它们俩可以互相转换。
  • NSSet会自动删除重复元素。
  • 集合是一种哈希表，运用散列算法，查找集合中的元素比数组速度更快，但是它没有顺序。

③ 构造类型

构造类型包括：结构体、联合体

  • 结构体：struct，将多个基本数据类型的变量组合成一个整体。结构体中访问内部成员用点运算符访问。
  • 联合体(共用体)：union，有些类似结构体struct的一种数据结构，联合体(union)和结构体(struct)同样可以包含很多种数据类型和变量。

结构体和联合体的区别：

  • 结构体(struct)中所有变量是“共存”的，同一时刻每个成员都有值，其sizeof为所以成员的和。

优点： 是“有容乃大”，全面；

缺点： 是struct内存空间的分配是粗放的，不管用不用，全

分配，会造成内存浪费。

  • 联合体(union)中各变量是“互斥”的，同一时刻只有一个成员有值，其sizeof为最长成员的sizeof。

优点： 是内存使用更为精细灵活，也节省了内存空间。

缺点： 就是不够“包容”，修改其中一个成员时会覆盖原来的成员值；

property和属性修饰符

@property的本质是 ivar(实例变量) + setter + getter.

我们每次增加一个属性时内部都做了什么：

  • 1.系统都会在 ivar_list 中添加一个成员变量的描述；
  • 2.在 method_list 中增加 setter 与 getter 方法的描述；
  • 3.在属性列表中增加一个属性的描述；
  • 4.然后计算该属性在对象中的偏移量；
  • 5.给出 setter 与 getter 方法对应的实现，在 setter 方法中从偏移量的位置开始赋值，在 getter 方法中从偏移量开始取值，为了能够读取正确字节数，系统对象偏移量的指针类型进行了类型强转。

修饰符：

  • MRC下： assign、retain、copy、readwrite、readonly、nonatomic、atomic等。
  • ARC下：assign、strong、weak、copy、readwrite、readonly、nonatomic、atomic、nonnull、nullable、null_resettable、_Null_unspecified等。

下面分别解释

  • assign：用于基本数据类型，不更改引用计数。如果修饰对象(对象在堆需手动释放内存，基本数据类型在栈系统自动释放内存)，会导致对象释放后指针不置为nil 出现野指针。
  • retain：和strong一样，释放旧对象，传入的新对象引用计数+1；在MRC中和release成对出现。
  • strong：在ARC中使用，告诉系统把这个对象保留在堆上，直到没有指针指向，并且ARC下不需要担心引用计数问题，系统会自动释放。
  • weak：在被强引用之前，尽可能的保留，不改变引用计数；weak引用是弱引用，你并没有持有它；它本质上是分配一个不被持有的属性，当引用者被销毁(dealloc)时，weak引用的指针会自动被置为nil。
  • 可以避免循环引用。*
  • copy：一般用来修饰不可变类型属性字段，如：NSString、NSArray、NSDictionary等。用copy修饰可以防止本对象属性受外界影响，在NSMutableString赋值给NSString时，修改前者 会导致 后者的值跟着变化。还有block也经常使用 copy 修饰符，但是其实在ARC中编译器会自动对block进行copy操作，和strong的效果是一样的。但是在MRC中方法内部的block是在栈区，使用copy可以把它放到堆区。
  • readwrite：可以读、写；编译器会自动生成setter/getter方法。
  • readonly：只读；会告诉编译器不用自动生成setter方法。属性不能被赋值。
  • nonatomic：非原子性访问。用nonatomic意味着可以多线程访问变量，会导致读写线程不安全。但是会提高执行性能。
  • atomic：原子性访问。编译器会自动生成互斥锁，对 setter 和 getter 方法进行加锁来保证属性的 赋值和取值 原子性操作是线程安全的，但不包括可变属性的操作和访问。比如我们对数组进行操作，给数组添加对象或者移除对象，是不在atomic的负责范围之内的，所以给被atomic修饰的数组添加对象或者移除对象是没办法保证线程安全的。原子性访问的缺点是会消耗性能导致执行效率慢。
  • nonnull：设置属性或方法参数不能为空，专门用来修饰指针的，不能用于基本数据类型。
  • nullable：设置属性或方法参数可以为空。
  • null_resettable：设置属性，get方法不能返回为空，set方法可以赋值为空。
  • _Null_unspecified：设置属性或方法参数不确定是否为空。

后四个属性应该主要就是为了提高开发规范，提示使用的人应该传什么样的值，如果违反了对规范值的要求，就会有警告。

weak修饰的对象释放则自动被置为nil的实现原理：

Runtime维护了一个weak表，存储指向某个对象的所有weak指针。weak表其实是一个hash（哈希）表，Key是所指对象的地址，Value是weak指针的地址数组（这个地址的值是所指对象的地址）。

weak 的实现原理可以概括一下三步：

  • 1、初始化时：runtime会调用objc_initWeak函数，初始化一个新的weak指针指向对象的地址。
  • 2、添加引用时：objc_initWeak函数会调用 objc_storeWeak()函数， objc_storeWeak() 的作用是更新指针指向，创建对应的弱引用表。
  • 3、释放时，调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先根据对象地址获取所有weak指针地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为nil，最后把这个entry从weak表中删除，最后清理对象的记录。

成员变量ivar和属性property的区别，以及不同关键字的作用

成员变量： 成员变量的默认修饰符是@protected、不会自动生成set和get方法，需要手动实现、不能使用点语法调用，因为没有set和get方法，只能使用->。

属性： 属性会默认生成带下划线的成员变量和setter/getter方法、可以用点语法调用，实际调用的是set和get方法。

注意：分类中添加的属性是不会自动生成 **setter/getter**方法的，必须要手动添加。

实例变量： class类进行实例化出来的对象为实例对象

关键字作用：

  • 访问范围关键字
    • @public：声明公共实例变量，在任何地方都能直接访问对象的成员变量。
    • @private：声明私有实例变量，只能在当前类的对象方法中直接访问，子类要访问需要调用父类的get/set方法。
    • @protected：可以在当前类及其子类对象方法中直接访问(系统默认)。
    • @package：在同一个包下就可以直接访问，比如说在同一个框架。
  • 关键字
    • @property：声明属性，自动生成一个以下划线开头的成员变量_propertyName(默认用@private修饰)、属性setter、getter方法的声明、属性setter、getter方法的实现。注意：在协议@protocol中只会生成getter和setter方法的声明，所以不仅需要手动实现getter和setter方法还需要手动定义变量。
    • @sythesize：修改@property自动生成的_propertyName成员变量名，@synthesize propertyName = newName；。
    • @dynamic：告诉编译器：属性的 setter 与 getter 方法由用户自己实现，不自动生成。谨慎使用：如果对属性赋值取值可以编译成功，但运行会造成程序崩溃，这就是常说的动态绑定。
    • @interface：声明类
    • @implementation：类的实现
    • @selecter：创建一个SEL，类成员指针
    • @protocol：声明协议
    • @autoreleasepool：ARC中的自动释放池
    • @end：类结束

类簇

类簇是Foundation框架中广泛使用的设计模式。类簇在公共抽象超类下对多个私有的具体子类进行分组。以这种方式对类进行分组简化了面向对象框架的公共可见体系结构，而不会降低其功能丰富度。类簇是基于抽象工厂设计模式的。

常见的类簇有 NSString、NSArray、NSDictionary等。 以数组为例：不管创建的是可变还是不可变的数组，在alloc之后得到的类都是 __NSPlaceholderArray。而当我们 init 一个不可变的空数组之后，得到的是__NSArray0；如果有且只有一个元素，那就是 __NSSingleObjectArrayI；有多个元素的，叫做 __NSArrayI；init 出来一个可变数组的话，都是 __NSArrayM。

优点：

  • 可以将抽象基类背后的复杂细节隐藏起来。
  • 程序员不会需要记住各种创建对象的具体类实现，简化了开发成本，提高了开发效率。
  • 便于进行封装和组件化。
  • 减少了 if-else 这样缺乏扩展性的代码。
  • 增加新功能支持不影响其他代码。

缺点：

  • 已有的类簇非常不好扩展。

我们运用类簇的场景：

  1. 出现 bug 时，可以通过崩溃报告中的类簇关键字，快速定位 bug 位置。
  2. 在实现一些固定且并不需要经常修改的事物时，可以高效的选择类簇去实现。例：
  • 针对不同版本，不同机型往往需要不同的设置，这时可以选择使用类簇。
  • app 的设置页面这种并不需要经常修改的页面，可以使用类簇去创建大量重复的布局代码。

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