iOS-淺談runtime運行時機制01-類與對象的內部結構

  最近一直在研究runtime運行時機制的問題，我想可能也有很多人不太清楚這個問題吧？在這里跟大家溝通分享下我對與runtime機制的理解。

  要理解runtime，首先我們要了解類和對象的內部結構，下面將首先介紹下OC中類與對象的結構層次。

  一、首先，從 runtime.h頭文件中找到對 class 與 object 的定義

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

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

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

  由此可見，Class是一個指向objc_class結構體的指針，而id是一個指向objc_object結構體的指針，其成員isa是一個指向objec_class結構體的指針。

  二、下面我們再看看頭文件中關於objc_class的定義

struct objc_class {
        Class isa; // 指向metaclass
        
        Class super_class ; // 指向其父類
        const char *name ; // 類名
        long version ; // 類的版本信息，初始化默認為0，可以通過runtime函數class_setVersion和class_getVersion進行修改、讀取
        long info; // 一些標識信息,如CLS_CLASS (0x1L) 表示該類為普通 class ，其中包含對象方法和成員變量;CLS_META (0x2L) 表示該類為 metaclass，其中包含類方法;
        long instance_size ; // 該類的實例變量大小(包括從父類繼承下來的實例變量);
        struct objc_ivar_list *ivars; // 用於存儲每個成員變量的地址
        struct objc_method_list **methodLists ; // 與 info 的一些標志位有關,如CLS_CLASS (0x1L),則存儲對象方法，如CLS_META (0x2L)，則存儲類方法;
        struct objc_cache *cache; // 指向最近使用的方法的指針，用於提升效率；
        struct objc_protocol_list *protocols; // 存儲該類遵守的協議
    }

  由此可見，類比對象的結構體中多了眾多的成員，下面詳細介紹下objec_class中各成員：

isa：objec_object（對象）中isa指針指向的類結構稱為class（也就是該對象所屬的類），其中存放着普通成員變量與對象方法 （“-”開頭的方法）；然而此處isa指針指向的類結構稱為metaclass，其中存放着static類型的成員變量與static類型的方法 （“+”開頭的方法）。

super_class： 指向該類的父類的指針，如果該類是根類（如NSObject或NSProxy），那么super_class就為NULL。

  下面，我們通過一幅圖可以看清楚OC中類與對象的繼承層次關系：

 

 

注意：所有的metaclass中isa指針都是指向根metaclass，而根metaclass則指向自身。根metaclass是通過繼承根類產生的，與根class結構體成員一致，不同的是根metaclass的isa指針指向自身。

1、當我們調用某個對象的對象方法時，它會首先在自身isa指針指向的類（class）methodLists中查找該方法，如果找不到則會通過class的super_class指針找到其父類，然后從其methodLists中查找該方法，如果仍然找不到，則繼續通過 super_class向上一級父類結構體中查找，直至根class；

2、當我們調用某個類方法時，它會首先通過自己的isa指針找到metaclass，並從其methodLists中查找該類方法，如果找不到則會通過metaclass的super_class指針找到父類的metaclass結構體，然后從methodLists中查找該方法，如果仍然找不到，則繼續通過super_class向上一級父類結構體中查 找，直至根metaclass；

 

  經過以上介紹，相信你已經對OC中對象與類的結構層次有了進一步的認識。后面將會介紹如何使用runtime機制。