OC Class内部机制介绍
1.NSObject的定义
@interface NSObject <NSObject> {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}
可以看到其就是一个结构体，对应对C当中的结构。
对象在OC当中怎么表示的？类又是怎么什么？结构体怎么跟类关联起来？
关键就是这个isa对象。任何数据结构，只要在恰当的位置具有一个指针指向一个class，那么，它都可以被认为是一个对象。
在OC中，一个对象所属于哪个类，是由它的isa指针指向的。这个isa指针指向这个对象所属的class。只要是这种格式的结构体，就应该能够处理sendMessage消息。
2.Class的定义
接下来看下Class的定义：
struct objc_class {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
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;
}
可以看出，Class也是一个结构体。其第一个成员是isa，第二个是super_class。super_class好理解，就是指的父类。第一个isa对象，指的是另外一个Class对象，这个对象被称为meta-class。
meta-class是指的这个类的类对象。
- 当你调用对象方法时，会在isa对象上找到对象的方法
- 当你调用类方法时，会往isa的meta-class发送message
二者的区别，可以这样理解。对于一个类而言，有类方法跟成员方法的区别。OC如何来表示两者？首先，一个结构当中需要有一个isa对象指向了类对象的isa，表明这个结构体是一个对象，这个isa对象可以查找所有跟对象相关的方法及成员。这个isa又指向了meat-class，用于表示类方法对象，可以来查找所有类方法及成员。
3.Class链的闭合
从上面的分析可以看出，所有的类对象都通过Class结构体来表示的，每个Class都有一个isa指针指向了下一个类对象，这样就形成了一个链式结构，如果苹果没有很好的规范来限制，这个链最终会变得杂乱无章。通过下面的图可以很清晰的看出苹果如何来实现Class链的闭合的。
最左边的列表示的就是类的实例。每个类都拥有一个isa对象，这个isa对象又引用了isa对象（meta-class)，所有的meta-class的isa对象全部引向了Root类的meta-class，Root类的meta-class的isa指向了自己，这样就形成了一个闭环。从这样的设计来看，通过isa形成的链最多有3个节点：类本身、meta-class、Root类的meta-class。
4.super_class
前面介绍了isa形成的链结构，isa给我的感觉苹果是用来表示类的，所以对其的设计比较严格，链最多只有三个节点。但是除了表示类之外，类之间的继承关系是如何表达的呢？这个时候，就用到了super_class。
在"Class的定义"定义当中，isa下一个成员就是super_class属性。上图当中也说明了super_class的指向关系。其中isa的super_class指向了父类的isa，meta-class的super_class指向了父类isa的meta-class，基类的meta-class的super_class指向了isa。回到"Class链的闭合"通过isa的链终结于基类的meta-class，然后再通过基类的super_class，就可以引用到基类的isa，其实这就实现了当前类，meta-class，Root类，Root类meta-class的所有遍历。
从上图中可以看出，Root 的super_class指向了nil，而不是本身。
5.消息的3次拯救
正常的消息转发可以从上面的super_class来遍历所有的父类，从而找到对应的方法实现。但是，如果通过上述的方法都没有能够找到方法。iOS提供了三次拯救机会。
-
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel第一次找不到方法时会调用该方法，可以在其中动态添加方法，使用class_addMethod方法，具体代码如下：+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { NSLog(@"resolove:%@",NSStringFromSelector(sel)); if (sel == @selector(test)) { class_addMethod([self class], sel, class_getMethodImplementation(self,@selector(resolveSave)), ":"); return YES; } return [super resolveInstanceMethod:sel]; } -
第二次拯救，iOS会给机会让其他类的对象来处理，类似于网页的重定向，返回的对象必须实现了selector方法。相对于第三次拯救，这个是个轻量的方法，直接返回能够处理该selector的实例对象。代码如下：
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector { NSLog(@"%@:%@:%s",NSStringFromClass([self class]),NSStringFromSelector(_cmd),__FUNCTION__); if (aSelector==@selector(fastSave)) { Saver *saver = [[Saver alloc] init]; return saver; } return [super forwardingTargetForSelector:aSelector]; } 第三次拯救，iOS也是会交给其他对象来处理，不过比较复杂，会创建anInvocation。对于需要操作传入参数以及返回结果来说，使用第三次拯救更好。
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector方法需要返回一个method的签名，应该需要实现了该selector的方法来实现，接下来使用签名创建anInvocation，调用- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation方法，代码如下：
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
{
NSLog(@"%@:%@:%s",NSStringFromClass([self class]),NSStringFromSelector(_cmd),__FUNCTION__);
NSMethodSignature *sigture = [super methodSignatureForSelector:aSelector];
if (!sigture)
{
sigture = [Saver instanceMethodSignatureForSelector:aSelector];
}
return sigture;
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
NSLog(@"%@:%@:%s",NSStringFromClass([self class]),NSStringFromSelector(_cmd),__FUNCTION__);
SEL sel = anInvocation.selector;
if ([Saver instancesRespondToSelector:sel])
{
Saver *saver = [[Saver alloc] init];
[anInvocation invokeWithTarget:saver];
}
}
附上基类的定义:
@class Saver;
//落水者
@interface Person:NSObject
@end
//拯救类
@interface Saver:NSObject
- (void)fastSave;
- (NSString *)forwardSave;
@end
测试代码：
- (void)test
{
id p = [[Person alloc] init];
[p test];
[p test]; //不会再走resolve，因为已经add过了
// [Person performSelector:@selector(test) withObject:nil];
[p fastSave];
NSLog(@"%@",[p forwardSave]);
}
打印结果:
resolove:test\\第一次拯救
Person:test:-[Person resolveSave]
Person:test:-[Person resolveSave]
resolove:fastSave\\第一次拯救
Person:forwardingTargetForSelector::-[Person forwardingTargetForSelector:]\\第二次拯救
Saver:fastSave:-[Saver fastSave]
resolove:forwardSave\\第一次拯救
Person:forwardingTargetForSelector::-[Person forwardingTargetForSelector:]\\第二次拯救
Person:methodSignatureForSelector::-[Person methodSignatureForSelector:]\\第三次拯救
resolove:_forwardStackInvocation:\\第三次拯救
Person:forwardInvocation::-[Person forwardInvocation:]
Saver:forwardSave:-[Saver forwardSave]
hello world
