isa指针相关

整理一下自己学到的知识,方便以后查看

1.向nil对象发送消息,为什么不会崩溃

每个想法在运行时,都会被动态转为消息发送,即ojbc_msgSend(receiver,selector)。

struct objc_class {
  Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; //isa指针指向Meta Class,因为Objc的类的本身也是一个Object,为了处理这个关系,runtime就创造了Meta Class,当给类发送[NSObject alloc]这样消息时,实际上是把这个消息发给了Class Object
  #if !__OBJC2__
  Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; // 父类
  const char *name OBJC2_UNAVAILABLE; // 类名
  long version OBJC2_UNAVAILABLE; // 类的版本信息,默认为0
  long info OBJC2_UNAVAILABLE; // 类信息,供运行期使用的一些位标识
  long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; // 该类的实例变量大小
  struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; // 该类的成员变量链表
  struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法定义的链表
  struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法缓存,对象接到一个消息会根据isa指针查找消息对象,这时会在method Lists中遍历,如果cache了,常用的方法调用时就能够提高调用的效率。
  struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; // 协议链表
  #endif
  } OBJC2_UNAVAILABLE;

向对象发送消息时,runtime会根据对象的isa指针找到它的类对象,从类对象中方法列表以及其父类方法列表中寻找方法运行,发送信息是objc_msgSend方法不会返回值,所谓的返回内容都是具体调用时执行的。 如果对一个nil对象发送信息,对象的isa指针就是返回0地址了,所以不会出现崩溃。

转载一张非常有用且非常利于理解的图:


image.png

KVO实现原理(isa混写)

当你观察一个对象时,一个新的类会被动态创建。这个类继承自该对象的原本的类,并重写了被观察属性的 setter 方法。重写的 setter 方法会负责在调用原 setter 方法之前和之后,通知所有观察对象:值的更改。最后通过 isa 混写(isa-swizzling) 把这个对象的 isa 指针 ( isa 指针告诉 Runtime 系统这个对象的类是什么 ) 指向这个新创建的子类,对象就神奇的变成了新创建的子类的实例。我画了一张示意图,如下所示:


KVO 确实有点黑魔法:

Apple 使用了 isa 混写(isa-swizzling)来实现 KVO 。

下面做下详细解释:

键值观察通知依赖于 NSObject 的两个方法: willChangeValueForKey: 和 didChangevlueForKey: 。在一个被观察属性发生改变之前, willChangeValueForKey: 一定会被调用,这就 会记录旧的值。而当改变发生后, didChangeValueForKey: 会被调用,继而 observeValueForKey:ofObject:change:context: 也会被调用。可以手动实现这些调用,但很少有人这么做。一般我们只在希望能控制回调的调用时机时才会这么做。大部分情况下,改变通知会自动调用。

比如调用 setNow: 时,系统还会以某种方式在中间插入 wilChangeValueForKey: 、 didChangeValueForKey: 和 observeValueForKeyPath:ofObject:change:context: 的调用。大家可能以为这是因为 setNow: 是合成方法,有时候我们也能看到人们这么写代码:

- (void)setNow:(NSDate *)aDate {
    [self willChangeValueForKey:@"now"]; // 没有必要
    _now = aDate;
    [self didChangeValueForKey:@"now"];// 没有必要
}

这是完全没有必要的代码,不要这么做,这样的话,KVO代码会被调用两次。KVO在调用存取方法之前总是调用 willChangeValueForKey: ,之后总是调用 didChangeValueForkey: 。怎么做到的呢?答案是通过 isa 混写(isa-swizzling)。第一次对一个对象调用 addObserver:forKeyPath:options:context: 时,框架会创建这个类的新的 KVO 子类,并将被观察对象转换为新子类的对象。在这个 KVO 特殊子类中, Cocoa 创建观察属性的 setter ,大致工作原理如下:

- (void)setNow:(NSDate *)aDate {
    [self willChangeValueForKey:@"now"];
    [super setValue:aDate forKey:@"now"];
    [self didChangeValueForKey:@"now"];
}

这种继承和方法注入是在运行时而不是编译时实现的。这就是正确命名如此重要的原因。只有在使用KVC命名约定时,KVO才能做到这一点。

KVO 在实现中通过 isa 混写(isa-swizzling) 把这个对象的 isa 指针 ( isa 指针告诉 Runtime 系统这个对象的类是什么 ) 指向这个新创建的子类,对象就神奇的变成了新创建的子类的实例。这在Apple 的文档可以得到印证:

Automatic key-value observing is implemented using a technique called isa-swizzling... When an observer is registered for an attribute of an object the isa pointer of the observed object is modified, pointing to an intermediate class rather than at the true class ...

然而 KVO 在实现中使用了 isa 混写( isa-swizzling) ,这个的确不是很容易发现:Apple 还重写、覆盖了 -class 方法并返回原来的类。 企图欺骗我们:这个类没有变,就是原本那个类。。。

但是,假设“被监听的对象”的类对象是 MYClass ,有时候我们能看到对 NSKVONotifying_MYClass 的引用而不是对 MYClass 的引用。借此我们得以知道 Apple 使用了 isa 混写(isa-swizzling)。具体探究过程可参考 这篇博文

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