iOS runtime 理解(一)

前言

作为一个面试被问的最多的问题runtime,我决定用它来开始我技术博客的开篇。因为个人水平有限,写出来的东西水平有限,有什么不对的地方还请各位大神指出。

一、到底什么是runtime

runtime顾名思义,就是运行时。网上对它的概念的定义很多,我简单的说一下我对它对理解。OC是一门动态的语言,比如我定义一个 id 类型的对象,它具体是什么类型的,要等到运行的时候才决定。runtime是一个由C语言和汇编来实现的一个库,我们所写的OC在最后,都会通过它转化成最底层的C和汇编。runtime的实现都是围绕着两个中心点,类的动态配置和消息的传递。通过msgsend来用函数传递消息,通过操作函数,来动态配置信息。

二、 实例对象、类对象、元类、superclass、isa指针

在介绍消息转发机制前,这里先解析一下这几个概念,OC是面向对象的语言,类用class表示,在runtime中,我们,可以看出,这个Class是一个结构体。我们引用<objc/objc.h>头文件,然后点进去,在最上边,会发现如下代码。

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;

这里我们从helloworld说起。初始化一个对象

NSString *string = @"hello_world";

这里的string本质其实就是上诉的一个结构体objc_object,这里我们可以把string称为实例对象。而string的isa指针就指向NSString这个类,而在runtme的中,我们其实可把类也看作是对象,这里就把NSString称为类对象。前边提到,类也可以看作对象,在runtime中,类也是一个结构体objc_class,这里我们引用<objc/runtime.h>文件,点进去,最上边会有如下的结构体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 *_Nullableivars  OBJC2_UNAVAILABLE;

struct  objc_method_list *_Nullable*_NullablemethodLists  OBJC2_UNAVAILABLE;

struct  objc_cache *_Nonnullcache  OBJC2_UNAVAILABLE;

struct  objc_protocol_list *_Nullableprotocols  OBJC2_UNAVAILABLE;

#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

这里的 objc_class就是我们上边说的类对象,可以看到结构体里边的变量名字,大概就可以看出,类对象包含指向父类的指针,版本,基本信息,实例的大小,成员变量的列表,方法列表,方法缓存列表,协议的列表。这些信息就是用来创建实例的。我们可以看出,在这个类对象的结构体里边也有一个isa指针。实例对象的isa指针指向它的类对象,那么类对象的isa指针,指向的是元类(MateClass)。这个元类中保存了创建类对象以及类方法所需的所有信息。这样就形成了一条线。图画的有一些丑,大家将就着看吧。

isa指针指向

讲到这里,有一个疑问,那么superclass  和isa 有什么区别呢?为了清楚的表达,借用网上的一张图


isa 与superclass

可以看出,实例对象通过isa指针,找到他的类对象;类对象,通过superclass找到他的父类对象,而类对象通过isa指针指向元类;元类的superclass指向父元类,最后,根类对象的superclass指向nil,根元类的isa指针指向自己,superclass指向他的类对象,这样形成一个闭环。

这里有一个常用的方法,比如NSString *string = @"helloworld"; 这里[NSString Class]和[string Class]取出的class是一样的。这里如果想取出isa指向的对象的话,需要调用runtime的方法object_getClass方法。

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