跟C、C++等语言有着很大的不同，OC是一门动态性比较强的编程语言，允许很多操作推迟到程序运行时才进行。OC的动态性是由Runtime API来支撑的，Runtime API提供的接口基本都是C语言的，源码由C\C++\汇编语言编写。
一、isa
1、什么是isa
isa是一个Class类型的指针。每个实例对象有个isa的指针指向对象的类，而类里也有个isa的指针指向meteClass(元类)。
类保存了实例方法列表，而元类则保存了类方法列表。当类方法被调用时，先会从本身查找类方法的实现，如果没有，元类会向他父类查找该方法。
同时，元类（meteClass）也是类，它也是对象。元类也有isa指针,它的isa指针最终指向的是一个根元类(root meteClass)。根元类的isa指针指向本身，这样形成了一个封闭的内循环。
2、isa结构
在arm64架构之前，isa就是一个普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址。从arm64架构开始，对isa进行了优化，变成了一个共用体（union）结构，还使用位域来存储更多的信息。
使用共用体（union）可以利用内存空间去存储更多的信息。
union isa_t
{
Class cls;
uintptr_t bits;
struct {
uintptr_t nonpointer : 1; //0:代表普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址; 1:代表优化过，使用位域存储更多的信息
uintptr_t has_assoc : 1; //是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快
uintptr_t has_cxx_dtor : 1; //是否有C++的析构函数（.cxx_destruct），如果没有，释放时会更快。（析构函数：用来释放内存的操作）
uintptr_t shiftcls : 33; //存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息
uintptr_t magic : 6; //用于在调试时分辨对象是否未完成初始化
uintptr_t weakly_referenced : 1; //是否有被弱引用指向过，如果没有，释放时会更快
uintptr_t deallocating : 1; //对象是否正在释放
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; //引用计数器是否过大无法存储在isa中,如果为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中
uintptr_t extra_rc : 19; //里面存储的值是引用计数器减1
# define RC_ONE (1ULL<<45)
# define RC_HALF (1ULL<<18)
};
}
二、Class
1、Class的结构
类对象(class)是程序员定义并在运行时由编译器创建的。
通过对类对象进行alloc、new操作创建出实例对象(instance)。
元类对象(meta-class)是类对象的类，是类对象中isa指针所指的类。
在源码中，Class是一个指向objc_class结构体的指针。
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;
他的内部结构如下：
class_rw_t
class_rw_t：rw表示可读写
class_rw_t里面的methods、properties、protocols是二维数组，是可读可写的，包含了类的初始内容、分类的内容。
class_ro_t
class_ro_t：ro表示只读
class_ro_t里面的baseMethodList、baseProtocols、ivars、baseProperties是一维数组，是只读的，只包含了类的初始内容。
也就是在加载可执行文件的时候，一开始，类的结构里class_rw_t没有内容。在后续过程中，会将class_ro_t里的初始内容拷贝到class_rw_t中，如果有新增分类，分类里的内容也会被写入到class_rw_t中。
2、方法的结构method_t
Method是一种代表类中的某个方法的类型。
typedef struct method_t *Method;
method_t就是对方法的封装，在上面class_rw_t、class_ro_t中的方法列表里，都含有结构体method_t，它存储了方法名、方法类型和方法实现。
struct method_t {
SEL name; //方法名、函数名
const char *types; //编码(返回值类型、参数类型)
IMP imp; //指向函数的指针(函数地址)
struct SortBySELAddress :
public std::binary_function
{
bool operator() (const method_t& lhs,
const method_t& rhs)
{ return lhs.name < rhs.name; }
};
};
SEL
typedef struct objc_selector *SEL;
代表方法名，一般叫做选择器，底层结构跟char *类似；
可以通过@selector()和sel_registerName()获得；
可以通过sel_getName()和NSStringFromSelector()转成字符串；
相同名字的方法即使在不同类中定义，它们的方法选择器也相同。
types
方法类型 types 是个char指针，存储着方法的参数类型和返回值类型。
types里存贮的内容是encode每个方法的返回值、参数类型，将这些信息保存在一个字符串里，再将这个string与selector关联起来。
（涉及到的知识点：Type Encodings）。
IMP
#if !OBJC_OLD_DISPATCH_PROTOTYPES
typedef void (*IMP)(void /* id, SEL, ... */ );
#else
typedef id _Nullable (*IMP)(id _Nonnull, SEL _Nonnull, ...);
#endif
它就是一个函数指针，这是由编译器生成的。
当你发起一个 ObjC 消息之后，最终它会执行的那段代码，就是由这个函数指针指定的，而 IMP 这个函数指针就指向了这个方法的实现。既然得到了执行某个实例某个方法的入口，我们就可以绕开消息传递阶段，直接执行方法。
IMP 指向的方法与 objc_msgSend 函数类型相同，参数都包含 id和 SEL 类型。每个方法名都对应一个 SEL 类型的方法选择器，而每个实例对象中的 SEL 对应的方法实现肯定是唯一的，通过一组 id和 SEL参数就能确定唯一的方法实现地址。
3、方法缓存
在调用方法时会根据对象的isa指针找到类对象，在类对象的列表(class_rw_t中的methods列表)里找对象方法，如果找不到会通过superClass指针找到父类的类对象，然后在其方法列表中查找。
为了节省时间，苹果在objc_class结构体中设计了一个cache用来缓存调用过的方法。当第一次调用某个方法时，找到该方法后，会将这个方法存放到cache中，下次再调用该方法时，会先在类对象isa中的cache中找方法。
struct cache_t {
struct bucket_t *_buckets; // 散列表，数组里面放的是bucket_t这个结构
mask_t _mask; //散列表的长度-1
mask_t _occupied; //已经缓存的方法数量
//...more code...
};
struct bucket_t {
cache_key_t _key; //SEL作为Key
IMP _imp; //函数的内存地址
//... more code ...
};
chche_t的结构如上，通过散列表(哈希表)来缓存曾经调用过的方法，可以提高方法的查找速度。
具体做法是用@selector() & _mask得到一个索引值，根据这个索引去散列表中找到方法的_imp，如果查找结果不对，会索引值减1，再对比方法。由于_mask的值为散列表长度减1，这样保证查找范围不会超过散列表范围。而且当散列表不够存储时，散列表容量扩大一倍并清除内容再重新缓存方法。
三、总结
- <1>什么是runtime？平时的项目中有用过吗？
(1) 、OC是一门动态性比较强的编程语言，允许很多操作推迟到程序运行时才进行，OC的动态性就是由Runtime来支撑的。
(2)、Runtime的运用：
关联对象给分类添加属性
遍历类的所有成员变量(修改textField的占位文字颜色、字典转模型、自动归档解档)
交换方法实现，主要是交换系统自带的方法，（友盟埋点，我是在利用了runtime）
利用消息转发机制解决方法找不到的问题