iOS重学之class_rw_ext_t结构详解

写在前面

在iOS重学之窥探Class的结构这篇文章中，我们分析Class的结构时提到了一个结构class_rw_ext_t，本文主要就这个结构来展开做个详细的分析，以及苹果为什么要这么做。

class_rw_ext_t结构

简单介绍

在WWDC2020中苹果介绍对类的修改时出现了一个新的结构：class_rw_ext_t，这个结构主要是Runtime在内存上做的一些优化而出现的，在苹果源码objc4_781版本开始出现class_rw_ext_t，大家也可以对照源码来阅读本文。

clean memory 和 dirty memory

clean memory：加载后不会再发生变化的内存。
dirty memory：指的是在进程运行时会发生更改的内存。

提示：
dirty memory会比clean memory更加消耗性能和内存，dirty memory是只要进程在运行，它就必须一直存在，而clean memory可以在内存吃紧的时候移除来节省更多的内存空间，在需要的时候再次从磁盘中进行加载。

class_rw_t 和 class_ro_t

在class_rw_ext_t结构之前，整体Class 结构是：

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从上面的结构我们可以看到Class结构被拆分为两部分：class_rw_t 和 class_ro_t，这么拆分的原因就是为了保持更多的clean memory，从而节省内存空间，其中class_rw_t是dirty memory，而class_ro_t就是clean memory。

解释：
在没有class_rw_ext_t结构之前，当一个类被装载到内存中时就会初始化一个class_rw_t结构，并将class_ro_t结构中Methods、Properties、Protocols数据复制到class_rw_t中，我们上面提到过class_rw_t属于dirty memory，在程序运行的时候这块内存就必须一直存在，但是大概90%的类并不需要对其中的Methods进行修改，所以这部分的内存其实就是属于浪费，于是苹果拆分出来一个新的数据结构：class_rw_ext_t。

在class_rw_ext_t结构之后，整体Class结构是：

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从上面的结构图看到：苹果尽可能的减少dirty memory的大小来降低内存开销。他把Methods、Properties、Protocols、Demangled Name拆分到新的结构class_rw_ext_t中，这里的ext可以理解为extension（扩展）。

解释：
在有了class_rw_ext_t结构之后，当一个类被装载到内存中时就会初始化一个class_rw_t结构，但是并不会把class_ro_t中的相关数据完全复制到其中，这样就减少了class_rw_t的大小，利用懒加载的机制在确实需要额外的类的信息的时候再去初始化class_rw_ext_t结构来存放这些信息。

验证内存变化

使用命令heap xxx | egrep 'class_rw|COUNT'来查看一些进程中class_rw类的内存情况，博主这里以微信和Xcode为例来看看：

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从上图看到：
WeChat中一共有6418个class_rw_t类，但是真的需要额外扩展class_rw_ext_t的只有474个，这个比例大概是7%，我们大概计算一下节省的内存：(6418 - 474) * 48 = 285312(B)。
Xcode中一共有15674个class_rw_t类，但是真的需要额外扩展class_rw_ext_t的只有2375个,这个比例大概是15%，节省的内存：（15674 - 2375） * 48 = 638352(B)。
对dirty memory而言，这是真正节省的内存，所以这个优化还是很可观的。

查找方法的变化

在class_rw_ext_t结构之前，runtime是直接遍历class_rw_t中的方法列表来查找方法，具体如下图：

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在class_rw_ext_t结构之后，runtime查找方法的方式如下图：

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写在最后

关于class_rw_ext_t结构的分析和好处我们就分析到这里了，如果有什么不对的地方望指教，欢迎到我的个人博客逛逛。