iOS Runtime学习笔记数据结构篇

前言

几个数据结构概念

objc_object

objc_class

objc_class继承于objc_object。所以在objc_class中也会包含isa_t类型的结构体isa。至此，可以得出结论：Objective-C 中类也是一个对象。在objc_class中，除了isa之外，还有3个成员变量，一个是父类的指针，一个是方法缓存，最后一个这个类的实例方法链表。

isa指针

什么作用呢？

注意：
isa指针：
是一个共用体类型。
一般是32位或者64位。
分为两种：
1）指针型isa：代表Class的地址。
2）非指针型isa：比如64位其中的30+、40+位代表Class地址，就可以寻找到所有Class，就够用了。其余位则表示其它相关内容达到节省内存的目的。这也是有两种isa的初衷。

isa指向

注意：
1）关于对象，也就是实例，在runtime中对应于objc_object,它其中有一个isa指针，指向对应的类。
2）关于类对象，Class代表objc_Class,继承objc_object，自然也是有isa指针，指向其元类对象MetaClass。
所以，在进行方法调用的时候，实例会通过isa指针就会去类中进行查找；类对象则会通过isa指针到它的元类方法中进行方法查找。

对象 类 元类之间关系

• 图中实线是 super_class指针，虚线是isa指针。

• Root class (class)其实就是NSObject，NSObject是没有超类的，所以Root class(class)的superclass指向nil。

• 每个Class都有一个isa指针指向唯一的Meta class

• Root class(meta)的superclass指向Root class(class)，也就是NSObject，形成一个回路。

• 每个Meta class的isa指针都指向Root class (meta)。

cache_t

cache_t是一个数组，每个元素都是一个bucket_t,其中包含两个成员变量，一个是key，即selector；另外一个IMP是一个无类型的函数指针。

比如给出一个key，就可以通过哈希查找算法定位key对应的这个key位于数组当中的位置，然后通过提取IMP来调用函数。

Cache的作用主要是为了优化方法调用的性能。当对象receiver调用方法message时，首先根据对象receiver的isa指针查找到它对应的类，然后在类的methodLists中搜索方法，如果没有找到，就使用super_class指针到父类中的methodLists查找，一旦找到就调用方法。如果没有找到，有可能消息转发，也可能忽略它。但这样查找方式效率太低，因为往往一个类大概只有20%的方法经常被调用，占总调用次数的80%。所以使用Cache来缓存经常调用的方法，当调用方法时，优先在Cache查找，如果没有找到，再到methodLists查找。

注意：局部性原理
在调用方法的时候，往往调用的都是调用频次最高的，这时把这些方法放在缓存中，下次命中的概率会高一些。

class_data_bits_t

是objc_class中的结构。
class_rw_t代表了类相关的读写信息，比如关于给类添加的一些分类方法、属性、协议，也对class_ro_t进行了封装。
class_ro_t代表了类相关的只读信息

class_rw_t

class_ro_t

methodList是一维数组（由于该结构是只读的，不允许添加新元素），所以存放的是原有的一些方法。

注意：

1. 类在内存中的位置是在编译期间决定的，在之后修改代码，也不会改变内存中的位置。

2. 类的方法、属性以及协议在编译期间存放到了“错误”的位置，直到 realizeClass 执行之后，才放到了 class_rw_t 指向的只读区域 class_ro_t，这样我们即可以在运行时为 class_rw_t 添加方法，也不会影响类的只读结构。

3. 在 class_ro_t 中的属性在运行期间就不能改变了，再添加方法时，会修改 class_rw_t 中的 methods 列表，而不是 class_ro_t 中的 baseMethods，对于方法的添加会在之后的文章中分析。

method_t

types Encoding技术

下面代码第一项和第二项参数对应上图的id 和 SEL
id objc_msgSend(id self, SEL op, ...);

总结：

参考链接：

神经病院 Objective-C Runtime 入院第一天—— isa 和 Class
从 NSObject 的初始化了解 isa
Runtime数据结构相关面试题