Runtime


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思维导图

一、runtime简介

存在的意义

        Objective-C语言中,许多工作是在运行时执行的,所以仅有编译器还不行,需要Runtime(运行时系统)来执行编译后的代码。

版本

        legacy 运行在较老的32位程序中

        modern运行在ios和OS X10.5之后的64位程序中

二、与Runtime的交互方式

Objective-C源代码

         编译器在编译源代码时,为实现动态语言特性,会创建一些数据结构和函数,它们会在程序运行时被使用。

Runtime的函数

           Runtime系统由一系列函数和数据结构组成具有接口的动态共享库。

           具体内容参阅Objective-C Runtime Reference

NSObject的方法

           NSObject类中有许多方法起到了抽象接口的作用。如:description

           获取类的信息。如:class、isKindOfClass、isMemberOfClass

三、Runtime术语

SEL

           是selector在Objective-C中的数据类型。

           selector是方法选择器,相当于区分方法的ID。

           是一个结构体的指针    typedef struct objc_selector *SEL

Class

         是一个结构体的指针  typedef struct objc_class  *Class

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         Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;

         objc类本身同时也是一个对象;元类是类对象所属的类型,表述类对象本身所具备的元数据;每个类对象仅有一个类对象; 每个类对象仅有一个与之相关的元素。

         OBJC2_UNAVAILABLE      是Objc中对系统运行版本进行约束的宏定义

         Class  super_class     OBJC2_UNAVAILABLE;//超类指针

         const  char*name      OBJC2_UNAVAILABLE;//类名 

         long version OBJC2_UNAVAILABLE;// 类的版本信息,默认为0

         long info   OBJC2_UNAVAILABLE;// 类信息,供运行期使用的一些位标识

         long instance_size  OBJC2_UNAVAILABLE;// 该类的实例变量大小

         struct objc_ivar_list *ivarsOBJC2_UNAVAILABLE;// 该类的成员变量链表

        struct objc_method_list **methodListsOBJC2_UNAVAILABLE;// 方法定义的链表

        struct objc_cache *cacheOBJC2_UNAVAILABLE;// 方法缓存

        struct objc_protocol_list *protocolsOBJC2_UNAVAILABLE;// 协议链表


  struct  objc_ivar_list *ivars   OBJC2_UNAVAILABLE;//成员变量列表

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struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;//方法列表

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IMP

             由编译器生成的函数指针

             定义:typedef  id (*IMP)(id,SEL,...);

             该指针指向某个方法的实现部分

Method

          类中某个方法的类型

          是一个结构体的指针  typedef  struct objc_method *Method;

 

           method_name  方法名

           method_types  方法的参数类型和返回值类型

            method_imp 指向方法实现的函数指针

Ivar

          类中实例变量的类型

          定义:typedef struct objc_ivar*Ivar;

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Cache

        用于缓存最近使用的方法。一个接收者对象接收到一个消息时,它会根据isa指针去查找能够响应这个消息的对象。在实际使用中,这个对象只有一部分方法是常用的,很多方法其实很少用或者根本用不上。这种情况下,如果每次消息来时,我们都是methodLists中遍历一遍,性能势必很差。这时,cache就派上用场了。在我们每次调用过一个方法后,这个方法就会被缓存到cache列表中,下次调用的时候runtime就会优先去cache中查找,如果cache没有,才去methodLists中查找方法。这样,对于那些经常用到的方法的调用,但提高了调用的效率。

      简单记:方法被调用时的优化,即当一个方法被调用时,首先在Cache中查找,没有时再去方法列表中查找。

           定义:typedef struct objc_cache *Cache;

 

更多:

isa:需要注意的是在Objective-C中,所有的类自身也是一个对象,这个对象的Class里面也有一个isa指针,它指向metaClass(元类),我们会在后面介绍它。

super_class:指向该类的父类,如果该类已经是最顶层的根类(如NSObject或NSProxy),则super_class为NULL。

version:我们可以使用这个字段来提供类的版本信息。这对于对象的序列化非常有用,它可是让我们识别出不同类定义版本中实例变量布局的改变。




四、消息

objc_msgSend函数

 Objc中发送消息语句[receiver message]会被编译器转化成objc_msgSend(receiver,@selector(message));

   四种形态:

               objc_msgSend 给本类发送消息,返回一个简单值;

               objc_msgSend_fpret  给本类发送消息,返回的是浮点数; 

               objc_msgSend_stret 给本类发送消息,返回一个结构体类型的值;

               objc_msgSendSuper 给父类发送一个消息,返回一个简单值;

               objc_msgSendSuper_stret 给父类发送一个消息,返回一个结构体类型的值

执行过程:

            检测selector是不是要忽略。(如 Mac OS X 开发,有垃圾回收就不用 retain,release函数了)

            检测target是不是nil对象。objc的特性是允许对一个nil对象执行任何一个方法不会Crash,因为会被忽略掉。

            从cache里面找

            如果cache找不到就从下一个方法列表中找

            如果方法列表找不到就到超类的方法列表中找,一直找,直到找到NSObject类为止

            如果还找不到就要开始进入动态方法解析了

方法中的隐藏参数

            当objc_msgSend函数找到对应的实现时,将直接调用该方法,同时将参数传递给方法。同时还将两个隐藏的参数传递过去

            self  指向接收消息的对象

            _cmd 消息的SEL值

获取方法地址

    NSObject类中有methodForSelector:实例方法,该方法返回某个方法对应的IMP。

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 .h
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 .m
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 main

五、类型编码

类型编码

       编译器使用@encode对返回值类型、参数类型进行编码;  Objective-C 类型编码表

       输出@encode 用%s

例如

struct MyStruct{   char c;} ;用于参考


@encode(int)                            i                                                    int 类型


@encode(int*)                            ^i                                               一个指针类型


@encode(struct MyStruct)           {MyStruct= c}                            一个无符号字符


@encode(MessageTest)               {MessageTest=#}                      一个类对象(类)


@encode(NSStringEncoding)         Q                                             无符号长整型


......具体参阅类型编码表

六、动态方法解析

动态方法解析

         在自定义类中声明一个方法,但并不在实现部分实现。

         在程序运行时为方法添加实现。

待续。。。









@encode(MessageTest)

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