iOS RunTime 总结

RunTime

RunTime简称运行时。就是系统在运行的时候的一些机制，其中最主要的是消息机制。

RunTime的2个重要特种

C++等语言，在编译时就已经确定了，运行时就是找到内存的位置，然后执行代码；而在Objective-C中，方法的调用实际上是以一种叫“消息转发”的方式进行的，也就是告诉class/object，我要调用某个object/class的某个方法；但是！具体是否调用某个方法，如何调用，可以在运行时决定和修改。
class/object/method…的本质都是struct，因此在运行时也可以进行修改。

Class

先来看下 Class 的定义：

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

实际上Class就是 objc_class

objc_class

在<objc/runtime.h>中，可以找到一个叫objc_class的struct。我们看一下这个struct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;
    //ivar列表，是一个objc_ivar_list类型的指针 代表实例变量
    struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                  OBJC2_UNAVAILABLE;
    // method列表，是一个objc_method_list二级指针
    struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    //存储常用method，加快消息转发速度
    struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    //存储实现的protocols
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

平常我们定义了一个class之后，实际上它会被编译成一个这样的struct；我们定义的变量、方法等，都存储在struct中。

objc_object

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

当我们创建了一个类的实例后，其实生成了一个这样的struct。它里面的的Class isa，可以在消息转发时寻找到对应的class

objc_method_list

看一下 objc_class 中的 objc_method_list 定义

struct objc_method_list {
    int method_count;
    /* variable length structure */
    struct objc_method method_list[1];
}

objc_method_list 里面存储了一个 objc_method

objc_method

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

这个objc_method就是我们熟悉的method。可以看到method主要由方法名、function指针组成，将SEL和IMP做了一个映射

SEL

typedef struct objc_selector *SEL;

objc_selector就是一个C字符串。因此，SEL其实就是一个字符串，可以理解成是对方法名的hash化

IMP

typedef void (*IMP)(void /* id, SEL, ... */ );

IMP是方法的具体实现

当我们调用某个方法时，其实是向这个object发送一个“消息”，包含了方法名和参数。通过isa 找到objc_class，然后在objc_class中遍历寻找对应的objc_method，找到之后再调用IMP。也就是说，方法名SEl和真正的实现代码IMP之间，是由objc_method来绑定的，这样就实现了相对的动态化。

消息传递具体流程

将方法调用转化成objc_msgSend等方法，向object发送消息；
通过objc_object的isa找到其所在class；
检测这个SEL是不是要忽略的；比如ARC中会忽略retain等操作；
检测target是否是nil；如果是的话，就忽略掉；
从cache中找SEL；一旦找到，就执行SEL对应的IMP；
如果没有，再到methodLists里找；
如果还没有，再到superclass里找，一直找到NSObject；
如果还没有，进入动态方法解析。