Runtime-isa-共用体

01-简介

很多机制都是基于runtime来实现的

Objective-C是一门动态性比较强的编程语言，跟C、C++等语言有着很大的不同，很多编程语言
编写代码->编译链接->运行，编译完成之后的二进制代码就是我们要执行的代码，编译结果和运行结果是一样的。
OC可以在运行的过程中修改我们编译完成的代码，
Objective-C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

isa01-简介

要想学习Runtime，首先要了解它底层的一些常用数据结构，比如isa指针

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，如果要拿到那个地址要&MASK才能得到那个地址，变成了一个共用体（union）结构，还使用位域来存储更多的信息

arm64之后为什么&isa_mask才能获得类对象的地址
去源码查看

union isa_t {
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }

    Class cls;
    uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
    struct {
        ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
/* 利用位域来存储更多的信息
 uintptr_t nonpointer        : 1;                                         \
      uintptr_t has_assoc         : 1;                                         \
      uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                         \
      uintptr_t shiftcls          : 44; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000*/ \
      uintptr_t magic             : 6;                                         \
      uintptr_t weakly_referenced : 1;                                         \
      uintptr_t deallocating      : 1;                                         \
      uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                         \
      uintptr_t extra_rc          : 8
*/
    };
#endif
};


struct objc_object {
private:
    isa_t isa;//isa变成了一个结构体 就是上面的那种类型
}

你会发现isa是一个union（共用体）

isa02需求

假如有person对象，我们给他增加3个属性

@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, assign)  BOOL rich;
@property (nonatomic, assign)  BOOL height;
@property (nonatomic, assign)  BOOL handsome;
@end

我们为了给三哥bool类型 我们弄了三个属性，生成三个成员变量，
我们可以看下person占多少内存呢 calss_getInstanceSize
16字节，
但是他们只是表示一个bool，我们是可以考虑用一个二进制位来表示一个类型0或者1，那么用一个字节就完全可以表示三个属性

isa03取值

可以按位& 全是1结果才是1；可以用来取特定位的值
当我们执行&运算的时候，只要我们取的那位有值，那么他就不为0，所以我们返回bool类型的时候可以根据这个来进行判断。
可以通过!!()，加两个！！转成BOOL

@interface Person (){
    char _tallRichHandsome; //0b 0000 0000 8bit
}

@end
@implementation Person
- (BOOL)rich
{
    /*
     00000001
     00000001
     --------
     00000001
     
     */
    return _tallRichHandsome & 1;//1<<0
}
- (BOOL)height
{
    /*
     00000010
     00000010
     --------
     00000010
     
     */
    return _tallRichHandsome & 2;//1<<1
}
- (BOOL)handsome
{
    /*
        00000100
        00000100
        --------
        00000100
        
        */
       return _tallRichHandsome & 4;//1<<2
}

isa04设值

可以设置按位｜运算
有1为1，如果是1的直接｜就可以，如果传入的是0，原来的是1，只要把这位改成0，其他为都是1，然后&就可以了，把原来的掩码取反然后&，

- (void)setHeight:(BOOL)setHeight
{
    if (setHeight) {
        _tallRichHandsome |= 1<<1;
    }else{
        _tallRichHandsome &=~(1<<1);
    }
}

05位域

上面的方案还是不够完善，因为char类型里面的东西比较难度，所以我们可以选用结构体的位域特性来做

@interface Person (){
    struct _tallRichHandsome{//代表他只占1位，从右边边开始的第一位，
        char rich: 1;
        char tall: 1;
        char handsome: 1;
        
    }_tallRichHandsome; //0b 0000 0000 8bit
}

@end
@implementation Person
- (BOOL)rich
{
    return !!_tallRichHandsome.rich;//1
}
- (BOOL)tall
{
    return !!_tallRichHandsome.tall;//1<<1
}
- (BOOL)handsome
{
   
    return !!_tallRichHandsome.handsome;//1<<2
}
- (void)setRich:(BOOL)rich
{
    _tallRichHandsome.rich = rich;
}
- (void)setTall:(BOOL)tall
{
    _tallRichHandsome.tall = tall;
}
- (void)setHandsome:(BOOL)handsome
{
    _tallRichHandsome.handsome = handsome;
}

06共用体

苹果官方的方案
假如我们想通过原来自己做位运算的方式，也要像使用结构日位域，但是报错，我们不能用结构体来拿过来位运算。
union就可以

 union{
        char bits;//真是的信息房这里面
        struct {//代表他只占1位，从右边边开始的第一位，这里只是为了增加可读性，
            char rich: 1;
            char tall: 1;
            char handsome: 1;
            
        };
    }_tallRichHandsome; //0b 0000 0000 8bit

- (BOOL)handsome
{
    /*
        00000100
        00000100
        --------
        00000100
        
        */
    return !!_tallRichHandsome.bits & 4;//1<<2
}


- (void)setRich:(BOOL)rich
{
    if (rich)
    {
        _tallRichHandsome.bits |= 1;
    }else{
        _tallRichHandsome.bits  &= ~1;
    }
}

07总结

如果结构体大于一个字节，应该改成int, 当然对应的掩码也需要改变

  union{
        int bits;
        struct {//代表他只占1位，从右边边开始的第一位，
            char rich: 4;
            char tall: 4;
            char handsome: 4;
            
        };
    }_tallRichHandsome; 

以前我们通过isa找到类对象的时候要&mask 得到就是我们的uintptr_t shiftcls : 44; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS就是地址
类对象和元类对象他的内存地址最后三位一定是0.就是因为isa用的是共用体

isa结构

08isa位运算补充

补充我们之前传参数的用｜符号链接就是对参数进行了为运算处理，
他自己内部去的时候再进行&运算，就可以取出对应位置的值了

typedef  enum{
    OptiontOne = 1, //0b00000001
    OptiontTwo = 2, //0b00000010
    OptiontThree = 4, //0b00000100
    OptiontFour = 8, //0b00001000
}Options;

他们占据了不同的二进制位，都是2指数倍
使用的时候

  Options option = OptiontOne|OptiontTwo|OptiontFour;
    if (option & OptiontOne)
    {
        NSLog(@"还有optionOne");
    }
    if (option & OptiontTwo)
    {
        NSLog(@"还有OptiontTwo");
    }
    if (option & OptiontFour)
    {
        NSLog(@"还有OptiontFour");
    }

09isa细节

arm64不仅仅存放地址了

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

has_assoc:1
是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快

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，在objc_destructInstance函数里面可以看出

shiftcls:33
存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息

magic :6
用于在调试时分辨对象是否未完成初始化,也就是alloc init成功

weakly_referenced：1
是否有被弱引用指向过，如果没有，释放时会更快

deallocating：1
对象是否正在释放

extra_rc：19 
里面存储的值是引用计数器减1

has_sidetable_rc：
引用计数器是否过大无法存储在isa中，也就是那19位不够储存了
如果为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中

模拟器和真的上面的isa是不一样的一个是x86一个是arm64，
我们可以用代码来验证isa里面的信息，是不是上面

    Person *person = [[Person alloc] init];
    objc_setAssociatedObject(person, @"name", @"SHL", OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
    NSLog(@"%@", person);

可以观察出在有没有添加关联对象时候是有变化的。

添加关联对象之后