runtime讲哪些东西？
runtime是很宽泛的概念，通常我们在讲runtime的时候大多侧重以下两方面：
基于Class、Object的结构模型讲解。
实践中基于runtime的api应用，这里讲的最多的就是基于method swizzling来实现AOP。
我遇到的问题就是与Class、Object的结构模型相冲突的，所以我们今天要讨论的是前者。
runtime是开源的，大家要想了解细节还是要大概的看看源码
使用runtime的api要引入头文件：
#import
先从runtime源码说起
我们先从runtime源码开始了解一些本质上的东西。
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
类的本质就是结构
typedef struct objc_class *Class;
Class的本质就是代表类的结构体的指针
struct objc_object {
Class isa
}
typedef struct objc_object *id
id也是一个结构体指针
@interface NSObject {
Class isa
}
NSObject本质上也是结构
这些都是runtime中的源码，没什么好说的，拿出来就是要帮助大家加深对runtime的理解，下面来说说objc_class结构里的isa和super_class之间的关系，然后深入理解一下Class，这与我遇到的问题是有关系的。其实runtime还有很多重要的概念，比如SEL、IMP、Method等...由于和我们今天讨论的问题没有关系，这里不再展开说明了，这几个概念都与消息转发关系密切，感兴趣大家可以看源码。
这里介绍几个runtime中的方法，还是看runtime源码：
Class object_getClass(id obj)
{
if (obj) return obj->getIsa();
else return Nil;
}
object_getClass()就是顺着isa的指向链找到对应的类，我们一会要验证这个isa的指向链是否与上面图中是一致的，就是用这个方法。
与之相关还有一个方法：object_setClass()，我们可以用该方法，简单的来看一下runtime的强大，它可以动态改变类。首先要知道我们在NSLog的时候用的%@打印对象的时候其实是调用该类的description方法，而且我们还知道，NSArray对象的description会把每个array里的元素都打印出来，而NSObject对象的description就仅仅打印类名和指针，下面通过一小段代码看看runtime的强大。
NSArray *tempObj = @[@"hello", @"erliangzi"];
NSLog(@"tempObj:%@", tempObj);
object_setClass(tempObj, [NSObject class]);
NSLog(@"tempObj:%@", tempObj);
2016-02-02 23:56:22.905 TimerDemo[1104:54722] tempObj:(
hello,
erliangzi
)
2016-02-02 23:56:22.906 TimerDemo[1104:54722] tempObj:
是不是很不可思议？runtime就是这么强大！
+ (Class)class {
return self;
}
- (Class)class {
return object_getClass(self);
}
这是NSObject类里实例方法class与类方法class的实现，这里再强调一下：类方法是在meta class里的，类方法就是把自己返回，而实例方法中是返回实例isa的类，我们要验证这个isa的指向链的时候不能用这种方法，千万记住，为什么，一会说明。
看代码：
#import
#import "Person.h"
Person *obj = [Person new];
NSLog(@"instance :%p", obj);
NSLog(@"class :%p", object_getClass(obj));
NSLog(@"meta class :%p", object_getClass(object_getClass(obj)));
NSLog(@"root meta :%p", object_getClass(object_getClass(object_getClass(obj))));
NSLog(@"root meta's meta :%p", object_getClass(object_getClass(object_getClass(object_getClass(obj)))));
NSLog(@"---------------------------------------------");
NSLog(@"class :%p", [obj class]);
NSLog(@"meta class :%p", [[obj class] class]);
NSLog(@"root meta :%p", [[[obj class] class] class]);
NSLog(@"root meta's meta :%p", [[[[obj class] class] class] class]);
Log输出：
2016-02-02 18:06:11.443 TimerDemo[1718:248402] instance :0x7fc792530f20
2016-02-02 18:06:11.444 TimerDemo[1718:248402] class :0x10ae0e178
2016-02-02 18:06:11.444 TimerDemo[1718:248402] meta class :0x10ae0e150
2016-02-02 18:06:11.444 TimerDemo[1718:248402] root meta :0x10b66a198
2016-02-02 18:06:11.444 TimerDemo[1718:248402] root meta's meta :0x10b66a198
2016-02-02 18:06:11.444 TimerDemo[1718:248402] ---------------------------------------------
2016-02-02 18:06:11.444 TimerDemo[1718:248402] class :0x10ae0e178
2016-02-02 18:06:11.444 TimerDemo[1718:248402] meta class :0x10ae0e178
2016-02-02 18:06:11.444 TimerDemo[1718:248402] root meta :0x10ae0e178
2016-02-02 18:06:11.444 TimerDemo[1718:248402] root meta's meta :0x10ae0e178
分析：
注：Person是一个继承自NSObject的普通类，里面有个name属性。
我们发现调用class方法的方式不能得到isa的指向链，但是第一次调用是正确的（class的输出都是0x10ae0e178），为什么？原因就是上面贴出来的class源码中，我们第一次调用的class是实例方法，会返回isa的类，但是第二次开始调用的就是类方法，返回的是本身，所以还是0x10ae0e178，以后无论怎么调用都是执行的类方法，返回的都是本身，所以，用class方法是得不到isa指向链的。
用object_getClass()验证了我们Class、Object结构模型理论是对的，我们这里特意的打印了root meta class 的isa，发现果然指向是自己（0x10b66a198）。
从打印结果我们能看到，类也是对象，meta类也是对象，都占有一块内存，而且我们会发现类对象、meta类对象、root meta类对象的指针都是用9位16进制数表示，而实例对象是用12位16进制数表示（这里用的是64位模拟器），为什么这些类对象的指针位数少？因为它们存在于段上，并不在栈或者堆上，黑魔法那篇文章说过段內存的事情。也就是说可以把这些类对象理解成单利，这是很重要的一点，希望大家理解，这一点可以让我们天马行空的想很多，比如可不可以把网络请求写在类对象里，嫩不能用类对象去解决自释放的问题，等等...这会是很有意思的思考。
我们理解了这个结构模型之后，看看我遇到的问题吧。
问题来了
看代码：
#import
NSTimer *timer1 = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
NSLog(@"instance :%p", timer1);
NSLog(@"class :%p", object_getClass(timer1));
NSLog(@"meta class :%p", object_getClass(object_getClass(timer1)));
NSLog(@"root meta class:%p", object_getClass(object_getClass(object_getClass(timer1))));
NSLog(@"------------------------------");
NSLog(@"[NSTimer class]:%p", [NSTimer class]);
Log输出：
2016-02-02 18:19:11.643 TimerDemo[1745:255746] instance :0x7fee8bc7a810
2016-02-02 18:19:11.644 TimerDemo[1745:255746] class :0x10ece02c0
2016-02-02 18:19:11.644 TimerDemo[1745:255746] meta class :0x10ece02e8
2016-02-02 18:19:11.644 TimerDemo[1745:255746] root meta class:0x10e895198
2016-02-02 18:19:11.644 TimerDemo[1745:255746] ------------------------------
2016-02-02 18:19:11.644 TimerDemo[1745:255746] [NSTimer class]:0x10ecdfe38
问题来了
为什么[NSTimer class]:0x10ecdfe38与class:0x10ece02c0得到的指针不一样？
就是说为什么object_getClass(obj)与[OBJ class]返回的指针不同？
[NSTimer class]返回应该是类对象，object_getClass(timer1)返回的也应该是类对象，上面也说过，可以把类对象理解成单利，为什么指针不同？
如果用Person类做实验两者返回就是相同的，如果用系统其它类做实验两者返回还是不同的，它们本身之间就有矛盾，更重要的是，与我们刚刚理解的结构模型也是矛盾的，如何用这个模型理论去解释[NSTimer class]返回的这个指针？
感兴趣的朋友可以不往下看，自己想想为什么，其实很简单，但是没想到会是这样的，我当时就是这个感受。
答案来了
答案非常简单，两个字：类簇
看代码
NSTimer *timer1 = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
NSLog(@"instance :%@", timer1);
NSLog(@"class :%@", object_getClass(timer1));
NSLog(@"meta class :%@", object_getClass(object_getClass(timer1)));
NSLog(@"root meta class:%@", object_getClass(object_getClass(object_getClass(timer1))));
NSLog(@"------------------------------");
NSLog(@"[NSTimer class]:%@", [NSTimer class]);
代码没有变，只是我们这次不打印指针，打印对象的描述：
Log输出：
2016-02-02 18:31:54.405 TimerDemo[1772:263501] instance :<__NSCFTimer: 0x7ff83841e530>
2016-02-02 18:31:54.405 TimerDemo[1772:263501] class :__NSCFTimer
2016-02-02 18:31:54.405 TimerDemo[1772:263501] meta class :__NSCFTimer
2016-02-02 18:31:54.406 TimerDemo[1772:263501] root meta class:NSObject
2016-02-02 18:31:54.406 TimerDemo[1772:263501] ------------------------------
2016-02-02 18:31:54.406 TimerDemo[1772:263501] [NSTimer class]:NSTimer
我们发现我们之前结构模型的认识没有错，之所以矛盾是因为NSTimer是个类簇，它返回的并不是NSTimer对象，而是__NSCFTimer对象！我没有想到NSTimer也是类簇，我们熟悉的类簇是NSNumber，NSArray，NSDictionary、NSString...这说明大多数的OC类都是类簇实现的（连NSTimer也不放过），也说明为什么我们Person类是正常的，因为它不是类簇实现的。
这里还是简单的说说类簇的概念吧：一个父类有好多子类，父类在返回自身对象的时候，向外界隐藏各种细节，根据不同的需要返回的其实是不同的子类对象，这其实就是抽象类工厂的实现思路，iOS最典型的就是NSNumber。
NSNumber *intNum = [NSNumber numberWithInt:1];
NSNumber *boolNum = [NSNumber numberWithBool:YES];
NSLog(@"intNum :%@", [intNum class]);
NSLog(@"boolNum:%@", [boolNum class]);
2016-02-02 23:15:23.868 TimerDemo[1018:35735] intNum :__NSCFNumber
2016-02-02 23:15:25.027 TimerDemo[1018:35735] boolNum:__NSCFBoolean
这里的numberWithXXXX方法是类工厂返回的其实并不是NSNumber类，而是各个子类，NSCFNumber、NSCFBoolean。
这和我们上面问题中的NSTimer很像，类方法
scheduledTimerWithTimeInterval: target: selector: userInfo: repeats:并没有返回NSTimer对象，而是返回了它的子类__NSCFTimer对象。
有人可能要问，如何证明__NSCFTimer就是NSTimer的子类，如何证明类簇是真的？其实很简单：
NSLog(@"[NSTimer class] :%p", [NSTimer class]);
NSLog(@"class_getSuperClass:%p", class_getSuperclass([timer1 class]));
2016-02-02 23:22:54.367 TimerDemo[1038:39690] [NSTimer class] :0x109ee4e38
2016-02-02 23:22:54.367 TimerDemo[1038:39690] class_getSuperClass:0x109ee4e38