ios runtime

什么是runtime

OC是一门动态语言,它是基于C语言的,它为C 添加了面向对象的特性。它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了 runtime 运行时来处理.

runtime运用

在程序运行过程中，动态的创建类，动态添加、修改这个类的属性和方法
遍历一个类中所有的成员变量、属性、以及所有方法
消息传递、转发

在OC中的NSObject对象定义

@interface NSObject <NSObject> {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

}

NSObject只有一个成员变量isa，它实际上是一个指向objc_class结构体的指针

// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;

// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;

由此可见可以看到Class、id 都是指针
id是指向objc_object的一个指针
objc_object有个isa指向objc_class的一个指针
id和Class最后指向的都是objc_class这个结构体

objc_class结构体中的定义如下：

struct objc_class {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class _Nullable super_class                              OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char * _Nonnull name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                  OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

类就长这样子：

Class 也有一个 isa 指针，指向其所属的元类
super_class：指向其超类
name：是类名
version：是类的版本信息
info：是类的详情
instance_size：是该类的实例对象的大小
ivars：指向该类的成员变量列表
methodLists：指向该类的实例方法列表，它将方法选择器和方法实现地址联系起来。methodLists 是指向 objc_method_list 的指针，也就是说可以动态修改 methodLists 的值来添加成员方法，这也是 Category 实现的原理，同样解释了 Category 不能添加属性的原因。
cache：Runtime 系统会把被调用的方法存到 cache 中以便下次查找的时候效率更高
protocols：指向该类的协议列表

在runtime使用当中，我们经常需要用到的字段，它们的定义:

isa 和Class对象，指向objc_class结构体的指针
类的实例对象的 isa 指向该类;该类的 isa 指向该类的 MetaClass
MetaCalss的isa对象指向RootMetaCalss
super_class Class对象指向父类对象
如果该类的对象已经是RootClass，那么这个super_class指向nil
MetaCalss的SuperClass指向父类的MetaCalss
MetaCalss是RootMetaCalss，那么该MetaClass的SuperClass指向该对象的RootClass

底层原理.jpg

OC的方法调用 Runtime会转化为消息发送，即 objc_msgSend(receiver, selector)，即方法的调用者和方法选择器，当做参数传递.

方法的调用者会通过 isa 指针来找到其所属的类，然后在 cache 或者 methodLists 中查找该方法，找得到就跳到对应的方法去执行。
如果在类中没有找到该方法，则通过 super_class 往上一级超类查找
类方法被存储在元类中，Class 通过 isa 指针即可找到其所属的元类