前言
runtime 几乎么怎么用过，但是你要深入了解 ios ，这个你必须了解。so ……（尽量简单易懂）
简介
Objective-C Runtime 是开源的，任何时候你都能从 http://opensource.apple.com. 获取，你可以下载源码查看它是如何工作的。Objective-C 是面相运行时的语言（runtime oriented language）就是说它会尽可能的把编译和链接时要执行的逻辑延迟到运行时。这就给了你很大的灵活性，你可以按需要把消息重定向给合适的对象，你甚至可以交换方法的实现，等等。
Runtime其实有两个版本:“modern”和 “legacy”。我们现在用的 Objective-C 采用的是现行(Modern)版的Runtime系统，只能运行在 iOS 和 OS X 10.5 之后的64位程序中。
Runtime 交互
Objc 从三种不同的层级上与 Runtime 系统进行交互，分别是通过 Objective-C 源代码，通过 Foundation 框架的NSObject类定义的方法，通过对 runtime 函数的直接调用。
[receiver message] 这是个简单的方法调用，它会被编译器转化为：
objc_msgSend(receiver, selector)
它的原型：
id objc_msgSend ( id self, SEL op, ... );
下面将会逐渐展开介绍一些术语，其实它们都对应着数据结构。
SEL
它是selector在Objc中的表示类型,selector是方法选择器，可以理解为区分方法的 ID，而这个 ID 的数据结构是SEL:
typedef struct objc_selector *SEL;
你可以用 Objc 编译器命令@selector()或者 Runtime 系统的sel_registerName函数来获得一个SEL类型的方法选择器。
id
大家对它都不陌生，它是一个指向类实例的指针：
typedef struct objc_object *id;
那objc_object又是啥呢：
struct objc_object { Class isa; };
objc_object结构体包含一个isa指针，根据isa指针就可以顺藤摸瓜找到对象所属的类。
Class
之所以说isa是指针是因为Class其实是一个指向objc_class结构体的指针：
typedef struct objc_class *Class;
而objc_class就是我们摸到的那个瓜，里面的东西多着呢：
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;// 指向metaclass
#if !__OBJC2__
Class super_class； // 指向其父类
const char *name; // 类名
long version; // 类的版本信息，初始化默认为0，可以通过runtime函数class_setVersion和class_getVersion进行修改、读取
long info; // 一些标识信息,如CLS_CLASS (0x1L) 表示该类为普通 class ，其中包含对象方法和成员变量;CLS_META (0x2L) 表示该类为 metaclass，其中包含类方法;
long instance_size；// 该类的实例变量大小(包括从父类继承下来的实例变量);
struct objc_ivar_list *ivars；// 用于存储每个成员变量的地址
struct objc_method_list **methodLists；// 与 info 的一些标志位有关,如CLS_CLASS (0x1L),则存储对象方法，如CLS_META (0x2L)，则存储类方法;
struct objc_cache *cache；// 指向最近使用的方法的指针，用于提升效率；
struct objc_protocol_list *protocols；// 存储该类遵守的协议
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
Class isa：指向metaclass，也就是静态的Class。一般一个Obj对象中的isa会指向普通的Class，这个Class中存储普通成员变量和对 象方法（“-”开头的方法），普通Class中的isa指针指向静态Class，静态Class中存储static类型成员变量和类方法（“+”开头的方 法）。
可以看到运行时一个类还关联了它的超类指针，类名，成员变量，方法，缓存，还有附属的协议。
其中objc_ivar_list和objc_method_list分别是成员变量列表和方法列表：
struct objc_ivar_list {
int ivar_count OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_ivar ivar_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
}
struct objc_method_list {
struct objc_method_list *obsolete OBJC2_UNAVAILABLE;
int method_count OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
}
你可以理解为objc_ivar_list结构体存储着objc_ivar数组列表，而objc_ivar结构体存储了类的单个成员变量的信息；同理objc_method_list结构体存储着objc_method数组列表，而objc_method结构体存储了类的某个方法的信息。最后要提到的还有一个objc_cache，顾名思义它是缓存，它在objc_class的作用很重要，在后面会讲到。
图实线是 super_class 指针，虚线是isa指针。 有趣的是根元类的超类是NSObject，而isa指向了自己，而NSObject的超类为nil，也就是它没有超类。
下面我们就来看看具体消息发送之后是怎么来动态查找对应的方法的。
首先，编译器将代码[receiver message];转化为objc_msgSend(receiver, @selector (message));，在objc_msgSend函数中。首先通过obj的isa指针找到obj对应的class。在Class中先去cache中 通过SEL查找对应函数method（猜测cache中method列表是以SEL为key通过hash表来存储的，这样能提高函数查找速度），若 cache中未找到。再去methodList中查找，若methodlist中未找到，则取superClass中查找。若能找到，则将method加 入到cache中，以方便下次查找，并通过method中的函数指针跳转到对应的函数中去执行。
Method
代表类中的某个方法
typedef struct objc_method *Method;
而objc_method在上面的方法列表中提到过，它存储了方法名，方法类型和方法实现：
struct objc_method {
SEL method_name;//方法名 类型为SEL，前面提到过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。
char *method_types;//方法类型method_types是个char指针，其实存储着方法的参数类型和返回值类型
IMP method_imp;//method_imp指向了方法的实现，本质上是一个函数指针，后面会详细讲到。
}
Ivar
代表类中实例变量的类型。
typedef struct objc_ivar *Ivar;
struct objc_ivar {
char *ivar_name;
char *ivar_type;
int ivar_offset;
#ifdef __LP64__
int space;
#endif
}
IMP
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...)
它就是一个函数指针，这是由编译器生成的，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，这在后面会提到。
你会发现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；反之亦然。
Cache
typedef struct objc_cache *Cache
struct objc_cache {
unsigned int mask /* total = mask + 1 */; unsigned int occupied;
Method buckets[1];
};
Cache为方法调用的性能进行优化，通俗地讲，每当实例对象接收到一个消息时，它不会直接在isa指向的类的方法列表中遍历查找能够响应消息的方法，因为这样效率太低了，而是优先在Cache中查找。Runtime 系统会把被调用的方法存到Cache中（理论上讲一个方法如果被调用，那么它有可能今后还会被调用），下次查找的时候效率更高。这根计算机组成原理中学过的 CPU 绕过主存先访问Cache的道理挺像，而我猜苹果为提高Cache命中率应该也做了努力吧。
这里有 runtime 系列函数的 api
Ps:短点吧，虽然原文很长，但是长文容易让人疲劳
转载自：这里(有改动)
