Objective-C 对象模型

了解objective-C语言对象模型中对 isa swizzling 和method swizzling 的支持,

isa 指针

在 Objective-C面向对象语言中,每一个对象都是一个类的示例,实例中包含一个 isa 指针,指向的是对象所属的类

@interface NSObject <NSObject> {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wobjc-interface-ivars"
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#pragma clang diagnostic pop
}

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

Class 是什么?

在objc.h 文件中找到class 的定义

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

从上面源码中可以看出来 Class 就是一个 objc_class * 结构体指针类型

按住cmd键点击 objc_class 进入 runtime.h 中可以看见如下 objc_class 的定义

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;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */
class-isa.png

mateClass(元类)

从上面 objc_class 结构体中可以发现其中也包含一个 isa 指针,在Objective-C语言设计中,类也是对象,它属于另一个类的示例对象,而这里的另一个类所指的就是元类(mateClass),元类里面保存了类的对象方法列表。元类也是一个,也就是说元类也是一个对象,其中也包含一个 isa 指针,isa 指针所指向的是根元类(root MateClass),根元类的 isa 指针指向的是根元类的本身,这样使得 Objective-C 语言在设计上就形成了一个闭环。


�� mateClass.png

Class(类)、MateClass(元类)继承关系

前面说过,示例方法保存在类中,类方方法保存在元类中,根据对象在调用方法的时候,如果类中没有方法的实现,则会想它的父类继续查找。为了保证这一点,子类继承父类,子类的元类继承父类的元类。如下图所示:


Objective-C superClass��.png
  1. 实线表示继承
  2. 虚线表示 isa 指向

属性列表

对象方法列表

方法列表存放 objc_class 结构体的 methodLists 中,methodLists 为 objc_method_list 结构体类型,如下是 objc_method_list 的定义,

struct objc_method_list {
    struct objc_method_list * _Nullable 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;
}                                                            OBJC2_UNAVAILABLE;

方法存储在 method_list ,进一步查看 objc_method 的定义

struct objc_method {
    SEL _Nonnull method_name                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nullable method_types                            OBJC2_UNAVAILABLE;
    IMP _Nonnull method_imp                                  OBJC2_UNAVAILABLE;
}   

方法列表与分类方法的关系

对象模型的应用

KVO

用一个例子来开始吧

  1. 新建一个名为 KVOTest
@interface KVOTest : NSObject <TestProtocol>
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;
@property (nonatomic, assign) NSInteger h;

+ (void)test;
- (void)test;
@end
  1. 创建示例对象

@interface ViewController ()
    @property (nonatomic, strong) KVOTest *test;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    
    self.test = [[KVOTest alloc] init];
    self.test.age = 50;
    id class = object_getClass(self.test);
    NSLog(@">>>>>>class1:%@", class);
    NSLog(@">>class:%@", self.test.class);
    [self.test addObserver:self forKeyPath:@"age" options:(NSKeyValueObservingOptions)NSKeyValueChangeNewKey context:nil];
    id class1 = object_getClass(self.test);
    NSLog(@">>>>>>class1:%@", class1);
    NSLog(@">>class:%@", self.test.class);
    [self.test addObserver:self forKeyPath:@"h" options:(NSKeyValueObservingOptions)NSKeyValueChangeNewKey context:nil];
    id class2 = object_getClass(self.test);
    NSLog(@">>class:%@", self.test.class);
    NSLog(@">>>>>>class1:%@", class2);
    id MetaClass = objc_getMetaClass("KVOTest");
    NSLog(@"MetaClass :%@",MetaClass);
    // d输出继承链
    while (class1) {
        class1 = class_getSuperclass(class1);
        NSLog(@">>%@",class1);
    }
}
  1. 输出结果
2019-08-09 17:38:50.193966+0800 KVOTest[13656:155097] >>>>>>class1:KVOTest
2019-08-09 17:38:50.194123+0800 KVOTest[13656:155097] >>class:KVOTest
2019-08-09 17:38:50.194560+0800 KVOTest[13656:155097] >>>>>>class1:NSKVONotifying_KVOTest
2019-08-09 17:38:50.194669+0800 KVOTest[13656:155097] >>class:KVOTest
2019-08-09 17:38:50.194902+0800 KVOTest[13656:155097] >>class:KVOTest
2019-08-09 17:38:50.194996+0800 KVOTest[13656:155097] >>>>>>class1:NSKVONotifying_KVOTest
2019-08-09 17:38:50.195088+0800 KVOTest[13656:155097] MetaClass :KVOTest
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