本章节主要从视图、网络、设计模式几个方面考察开发者的开发水准，这是任何一个合格的 iOS 开发者都应该具备的基本素养。

iOS 面试策略之系统框架-UIKit - 图1

iOS 开发中最重要的 API 就是 UIKit。它是苹果官方提供的管理界面和交互的最基本的 API。UIKit 被用在所有的 iPhone 和 iPad 开发中，它涵盖的内容包括触摸和交互处理、视图布局、图形绘制中。可以说 UIKit 相关知识点的考察是所有面试中最基本、最必不可少、最重要的一环。

本节将从用户界面聊起，回答开发中常见的布局和交互问题；之后将重点集中在动画渲染上，最后的问答题将集中在 iPad 的多屏开发上。对于 iOS 11 中最新的 drag and drop 和安全区域亦有涉及。

UI 控件和基本布局

1.要在 UIView 上定义一个 Label有 哪几种方式？

关键词：#storyboard #xib #Frame #Auto Layout

这道题本身问法十分模糊。定义一个 Label，指的是创建一个，还是说给它做相应的布局，亦或是设置它的属性值？这都是要和面试官进行进一步沟通确定的。

假如我们要从零创建一个 label，配置它在页面上的布局，并设置属性值，有以下几种方式。


  • 用 storyboard 或 xib 完成。直接在库面板中拖拽一个 label 完成创建，然后设置相应的 constraint 进行布局，最后在属性检查器面板对相应属性进行设置。这是苹果推荐的做法。

  • 用纯代码的方式来做。在 ViewController 中新建一个 label，然后用 frame 或是 auto layout（可以用 anchor 或 NSLayoutConstraint ）来布局，最后再一个个属性进行手动设置。

2.storyboard/xib，和纯代码构建 UI 相比，有什么优缺点？

关键词：#可视化 #多人协作 #性能

storyboard/xib 的开发方式优点和缺点都十分明显。优点是：


  • 简单直接。直接拖拽和点选即可配置 UI，界面所见即所得。

  • 跳转关系清楚。Storyboards 中可以清楚的区分 View Controller 界面之间的跳转关系。而且在代码中，通过实现 prepare(for segue: UIStoryboardSegue, sender: Any?)，我们可以统一管理界面跳转和数据管理。

缺点是：


  • 协作冲突。多人编辑时很容易产生冲突，且冲突很难解决。因为自带 Xcode 和系统的版本号，协作时 storyboard/xib 会在相同位置做同样修改，这样代码冲突几乎是不可避免的。解决方法是细分 storyboard 以及对应工程师的职责，但是这样同样带来了维护成本。

  • 很难做到界面继承和重用。代码中实现要容易和明确得多，然而 storyboard/xib 却很难做到。

  • 不便于进行模块化管理。storyboard/xib 中搜索起来很不方便，且统一修改多个 UI 控件的属性值不可能，必须一个一个改。在代码中一个工厂模式就可以搞定。

  • 性能影响。storyboard/xib 在界面渲染上有时会成为性能杀手。例如首页 UI 构造时，代码书写和优化就会比 storyboard 多图层的渲染要好很多。

3.Auto Layout 和 Frame 在 UI 布局和渲染上有什么区别？

关键词： #性能


  • Auto Layout 是针对多尺寸屏幕的设计。其本质是通过线性不等式对 UI 控件的相对位置进行设定，从而适配多种 iPhone/iPad 屏幕的尺寸。

  • Frame 是基于 xy 坐标轴系统的布局机制。它从数学上限定了 UI 控件的具体位置，是 iOS 开发中最底层、最基本的界面布局机制。

  • Auto Layout 的性能比 Frame 差很多。Auto Layout 的布局过程首先求解线性不等式，然后再转化为 Frame 去进行布局。其中求解的计算量非常大，通常 Auto Layout 的性能损耗是 Frame 布局的 10 倍左右。

加分回答：

解决方法是尽量压缩视图层级减少计算量；同时 Layout 的计算也可以通过后台线程来处理，这样就可以不阻塞主线程操作。计算结果亦可以缓存起来，加速之后界面布局渲染。成熟的解决方案有 Facebook 的 ComponentKit，Pinterest 的 Texture（前身是 ASDK ），以及 LinkdedIn 的 LayoutKit。

4.UIView 和 CALayer 有什么区别？

关键词： #性能 #交互


  • UIView 和 CALayer 都是 UI 操作的对象。两者都是 NSObject 的子类，发生在 UIView 上的操作本质上也发生在对应的 CALayer 上。

  • UIView 是 CALayer 用于交互的抽象。UIView 是 UIResponder 的子类（ UIResponder 是 NSObject 的子类），提供了很多 CALayer 所没有的交互上的接口，主要负责处理用户触发的种种操作。

  • CALayer 在图像和动画渲染上性能更好。这是因为 UIView 有冗余的交互接口，而且相比 CALayer 还有层级之分。CALayer 在无需处理交互时进行渲染可以节省大量时间。

5.请说明并比较以下关键词：Frame, Bounds, Center

关键词： #坐标 #父视图


  • Frame 是指当前视图（View）相对于父视图的平面坐标系统中的位置和大小。

  • Bounds 是指当前视图相对于自己的平面坐标系统中的位置和大小。

  • Center 是一个 CGPoint，指当前视图在父视图的平面坐标系统中最中间位置点 。

加分回答：

介绍完上述概念后，下面用画图的方式来讲解这三个词的区别。如下图：

iOS 面试策略之系统框架-UIKit - 图2

其中 View B 左上角的点的frame 值是(200, 100)，bounds 值是(0, 0)，center 所对应点的值是

（275, 200）。

6.请说明并比较以下方法：layoutIfNeeded, layoutSubviews, setNeedsLayout

关键词： #布局 #周期


  • layoutIfNeeded 方法一旦调用，主线程会立即强制重新布局，它从当前视图开始，一直到完成所有子视图的布局。

  • layoutSubviews 是用来自定义视图尺寸调整的。它是系统自动调用的，开发者不能手动调用。我们能做的就是重写该方法，让系统在尺寸调整时能按照希望的效果去进行布局。这个方法主要在屏幕旋转、滑动或触摸界面、子视图修改时被触发。

  • setNeedsLayout 与 layoutIfNeeded 相似，唯一不同的就是它不会立刻强制视图重新布局，而是在下一个布局周期才会触发更新。它主要用在多个 view 布局先后更新的场景下。例如我们要在两个布局不停变化的点之间连一条线，这个线的布局就可以调用 setNeedsLayout 方法。

7.请说明并比较以下关键词：Safe Area, SafeAreaLayoutGuide, SafeAreaInsets

关键词： #安全区域

由于 iPhone X 全新的刘海设计，iOS 11 中引入了安全区域（Safe Area）这套概念。如下图：

iOS 面试策略之系统框架-UIKit - 图3


  • Safe Area 是指应用合理显示内容的区域。它不包括 status bar, navigation bar, tab bar , tool bar 等。iPhone X 中一般是指扣除了顶部的 status bar（高度为20）、navigation bar（高度为44）和底部的 home indicator 区域（高度为34），这样应用的内容不会被刘海挡住或是影响底部手势操作。

  • SafeAreaLayoutGuide 是指 SafeArea 的区域范围和限制 。在布局设置中，我们可以分别取得它的上下左右 4 个边界的位置进行相应布局处理。

  • SafeAreaInsets 限定了 SafeArea 区域与整个屏幕之间的布局关系。一般我们用上下左右 4 个值来获取 SafeArea 与屏幕边缘之间的距离。

动画

8.iOS 中实现动画的方式有几种？

关键词： #UIViewPropertyAnimator #UIView Animation #CALayer Animation

最主要的实现动画方式有 3 种，UIView Animation、CALayer Animation、UIViewPropertyAnimator。


  • UIView Animation 可以实现基于 UIView 的简单动画。它是 CALayer Animation 的封装，主要可以实现移动、旋转、缩放、变色等基本操作。其基本函数为+ animateWithDuration:animations:，其中持续时间（duration）为基本参数，block 中对 UIView 属性的调整就是动画结束后的最终效果。除此之外他还有关键帧动画和两个 view 转化等接口。它实现的动画无法回撤、暂停、与手势交互。

  • CALayer Animation 是更在底层 CALayer 上的动画接口。除了 UIView Animation 可以实现的效果。它可以修改更多的属性以实现各种复杂的动画效果。其实现的动画可以回撤、暂停、与手势交互。

  • UIViewPropertyAnimator 是 iOS 10 引进的处理交互式动画的接口。它也是基于 UIView 实现，可以实现所有的 UIView Animation 效果。它最大的优点在于 timing function 以及与手势配合的交互式动画设置相比 CALayer Animation 十分简便，可以说是为交互而生的动画接口。

9.代码实现：控制屏幕上的圆形小球，使其水平向右滑动 200 个 point。

关键词： #UIViewPropertyAnimator #交互式动画

这道题很明显是要求实现动画。然而，题目中对于动画的各种参数（持续时间，延时，速度控制等）都没有要求。我们在做这道题目的时候一定要就相关细节向面试官询问清楚，切忌上来就写——实际开发中最怕用户需求都不明白就写代码，最终也只会是南辕北辙。

假设圆形小球已经在屏幕上，面试官没有参数要求，只是要实现水平移动的效果。那么实现代码如下：

  1. // UIViewPropertyAnimator实现
  2. let animator = UIViewPropertyAnimator(duration: 2, curve: .linear) {
  3.   circle.frame = circle.frame.offsetBy(dx: 200, dy: 0)
  4. }
  5. animator.startAnimation()
  7. // UIView Animation实现
  8. UIView.animate(withDuration: 2) {
  9.   circle.frame = circle.frame.offsetBy(dx: 200, dy: 0)
  10. }
  12. // CALayer实现
  13. let animation = CABasicAnimation.init(keyPath: "position.x")
  14. animation.fromValue = circle.center.x
  15. animation.toValue = circle.center.x + 200
  16. animation.duration = 2
  17. self.circle.layer.add(animation, forKey: nil)

追问：假如需要根据手势来控制小球的水平移动，该怎么操作？

这次考察的是交互式动画，那么交互式动画用 UIViewPropertyAnimator 来做最为方便。关于手势具体如何控制球的移动，请向面试官询问。我们假设面试官给出如下要求：

  • 一开始小球静止，除非用户触摸屏幕，否则小球不动
  • 按住屏幕并左右滑动，此时小球随手势线性左右滑动
  • 松开手，小球从当前位置滑动到水平初始距离向右 200 points 处，整个移动过程是先快后慢的效果
  • 当再次触摸屏幕时，如果小球未滑动到终点，则小球将暂停滑动，再次随手势线性滑动
  • 当到达终点后，无论用户如何触摸屏幕，小球在终点静止不动

从上述要求中我们知道：timing function 是 ease out，开始时暂停动画。随着手势的移动，我们记录动画的完成度 fractionComplete。当手势释放时，我们继续动画，让其自动完成。注意手势操控动画进行交互的时候，Animator 会自动将 timing function 从 ease out 转为 linear。代码如下：

  1. var progress: CGFloat = 0
  2. var animator: UIViewPropertyAnimator!
  4. override func viewDidLoad() {
  5.   let gesture = UIPanGestureRecognizer(target: self, action: Selector.handlePan)
  6.   view.addGestureRecognizer(gesture)
  8.   animator = UIViewPropertyAnimator.init(duration: 2, curve: .easeOut, animations: {
  9.     self.circle.frame = self.circle.frame.offsetBy(dx: 200, dy: 0)
  10.   })
  11. }
  13. func handlePan(recognizer:UIPanGestureRecognizer) {
  14.   switch recognizer.state {
  15.   case .began:
  16.     animator.pauseAnimation()
  17.     progress = animator.fractionComplete
  18.   case .changed:
  19.     let translation = recognizer.translation(in: self.circle)
  20.     animator.fractionComplete = translation.x / 200 + progress
  21.   case .ended:
  22.     animator.continueAnimation(withTimingParameters: nil, durationFactor: 0)
  23.   default:
  24.     break
  25.   }

多任务开发

10.iOS 开发中，如何保证应用的 UI 在 iPhone、iPad 以及 iPad 分屏情况下依然适用？

关键词：#Adaptive UI #Size Class #Auto Layout

为了针对各种机型，苹果在 iOS 8 中引入了 Adaptive UI 的概念。所以要保证应用的 UI 在各种情况下依然良好，主要注意以下几个点：


  • 采用 Auto Layout。与 frame 设置绝对位置不同，所有的 UI 控件将保持相对位置。例如将 label 设置成对应屏幕 center X, center Y，此时无论是 iPhone 还是 iPad，此 label 都将相对于屏幕居中。

  • 采用 Size Class。很多时候 UI 控件可能在 iPhone 上大小刚好，但在 iPad 上可能偏小，位置也有可能有偏移。此时用 Size Class，可以分别在不同的机型上进行安装/卸载对应的 constraint，并且可以方便的进行预览。苹果将自家设备按照横纵两个尺寸进行区别，不同的情况对应的 Regular 和Compact 组合。比如竖屏的 iPhone 宽度是 Compact，高度是 Regular。具体分类请看下图：

iOS 面试策略之系统框架-UIKit - 图4

  • 关注多屏情况。iPad 上引进的多屏情况主要分三种：Slide Over，Split View，Picture in Picture。苹果明确指出应用应该支持 Slide Over 和 Split View。这时候作为工程师，应该多多与设计师交流针对这两种情况的 UI 设计，并配合 Size Class 进行分类适配。下图详尽说明了 iPad 上多任务的尺寸分类：

iOS 面试策略之系统框架-UIKit - 图5

11.代码实现：将 UIImageView 上的图片直接拖拽到另一个 UIImageView 上。

关键词：#Drag and Drop

这道题考察的是 iOS 11 最新引入的 Drag and Drop 功能。跟很多面试题一样，它没有说明起始和终止的 UIImageView 是否在一个应用之内。如果在同一个应用之内，那么无论是 iPhone 还是 iPad 都能实现这样的功能；如果是把图片从一个应用拖拽到另一个应用之上，那么只能是 iPad 实现。

我们假设面试官考察的是在同一个应用中，将一张图片从一个 UIImageView 中拖拽到另一个 UIImageView 。

Drag and Drop 一般实现起来分3步：

1. 对相应的 UIImageView 分别添加 drag 和 drop delegate

  1. dragImageView.addInteraction(UIDragInteraction(delegate: self))
  2. dropImageView.addInteraction(UIDropInteraction(delegate: self))

注意，dragImageView 和 dropImageView 的 userInteractionEnabled 必须是 true。

2.实现 drag delegate 规定的方法

  1. extension ViewController: UIDragInteractionDelegate {
  2.   func dragInteraction(_ interaction: UIDragInteraction, itemsForBeginning session: UIDragSession) -> [UIDragItem] {
  3.     if interaction.view == dragImageView {
  4.       let dragImage = dragImageView.image
  5.       let itemProvider = NSItemProvider(object: dragImage!)
  6.       let dragItem = UIDragItem(itemProvider: itemProvider)
  7.       return [dragItem]
  8.     } else {
  9.       return []
  10.     }
  11.   }
  12. }

这个方法的功能就是告诉系统，我们要拖动的对象。

方法里面的 NSItemProvider 简单来说就是用来在 Drag and Drop，或者 Extension app 和 Host app 之间传输数据的类。

UIDragItem 则是像对 NSItemProvider 的进一步封装，除了包含传输数据外，还可以自定义一些数据。

实现完该方法后，图片就可以从 dragImageView 里拖动出来了。

3.实现 drop delegate 对应的方法

一般来讲，需要实现 3 个方法：

  1. // 询问是否可以处理 drag 的数据，默认是 true，所以并不一定要实现
  2. func dropInteraction(_ interaction: UIDropInteraction, canHandle session: UIDropSession) -> Bool
  4. // 询问系统当 drop 之时，以何种方式处理 drag 的数据
  5. // UIDropProposal对应的操作是 cancel, forbidden, copy, move
  6. func dropInteraction(_ interaction: UIDropInteraction, sessionDidUpdate session: UIDropSession) -> UIDropProposal
  8. // drop 已经发生，取出 drag 中的数据并进行处理
  9. func dropInteraction(_ interaction: UIDropInteraction, performDrop session: UIDropSession)

具体的代码如下：

  1. func dropInteraction(_ interaction: UIDropInteraction, sessionDidUpdate session: UIDropSession) -> UIDropProposal {
  2.   let dropLocation = session.location(in: view)
  3.   let operation: UIDropOperation
  5.   if dropImageView.frame.contains(dropLocation) {
  6.     operation = .copy
  7.   } else {
  8.     operation = .cancel
  9.   }
  10.   return UIDropProposal(operation: operation)
  11. }
  13. func dropInteraction(_ interaction: UIDropInteraction, performDrop session: UIDropSession) {
  14.   session.loadObjects(ofClass: UIImage.self) { [weak self] (imageItems) in
  15.   self?.dragImageView.image = nil
  16.   self?.dropImageView.image = imageItems.first as? UIImage
  17. }

以上是最简单直接的实现方法。Drag and Drop 中还有很多可以定制的方法和属性，例如支持多点触摸的 preview 方法。工作中，你可能只需要实现 drag 功能，也可能只需要支持 drop 功能。

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