isa详解

要想学习Runtime，首先要了解它底层的一些常用数据结构，比如isa指针
在arm64架构之前，isa就是一个普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址
从arm64架构开始，对isa进行了优化，变成了一个共用体（union）结构，还使用位域来存储更多的信息，具体结构如下

union isa_t {
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }

    Class cls;
    uintptr_t bits;
    struct {
        ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h 下面是ISA_BITFIELD
        uintptr_t nonpointer        : 1;                                      
        uintptr_t has_assoc         : 1;                                     
        uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                     
        uintptr_t shiftcls          : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ 
        uintptr_t magic             : 6;                                      
        uintptr_t weakly_referenced : 1;                                       
        uintptr_t deallocating      : 1;                                       
        uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                       
        uintptr_t extra_rc          : 19
    };
};

isa详解-位域

位域（又叫做位段）其实是一种数据结构，可以把数据以位的形式紧凑的储存，并允许程序员对此结构的位进行操作。有些信息在存储的时候，并不需要占用一个完整字节，有时候只需要占用一个或几个二进制位，比如存放一个BOOL类型的变量时，只需要保存0或1两种状态，此时只需要1个二进制位就能存储。因此，位域就是运用在这种场景下的一种数据结构，使用位域可以有效的节省存储空间。
位域可以把一个字节中的二进制位划分为几个不同的区域，并且制定每个区域占用的位数，每个域可以设置一个域名，可以根据域名对指定的位进行操作。
但是位域也有明显的缺点，就是它的内存分配和内存对齐的方式依赖于具体的机器和操作系统，不同的平台可能会有不同的结果。
位域的结构和结构体类似，它的形式为

struct 位域结构名称{
    类型说明符 位域名 : 位域长度;
    类型说明符 位域名 : 位域长度;
    类型说明符 位域名 : 位域长度;
    ......
}

isa的结构

isa_t作为共用体，内部使用8个字节的内存空间，共64位二进制位，存放了以下信息:
nonpointer(1位)
0，代表普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址
1，代表优化过，使用位域存储更多的信息
has_assoc(1位)
是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快
has_cxx_dtor(1位)
是否有C++的析构函数（.cxx_destruct），如果没有，释放时会更快
shiftcls(33位)
存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息
magic(6位)
用于在调试时分辨对象是否未完成初始化
weakly_referenced(1位)
是否有被弱引用指向过，如果没有，释放时会更快
deallocating(1位)
对象是否正在释放
extra_rc(1位)
里面存储的值是引用计数器减1
has_sidetable_rc(19位)
引用计数器是否过大无法存储在isa中
如果为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中

class的结构

用一张图来展示就是：

class-rw-t

class_rw_t里面的methods、properties、protocols是二维数组，是可读可写的，包含了类的初始内容、分类的内容

class-ro-t

class_ro_t里面的baseMethodList、baseProtocols、ivars、baseProperties是一维数组，是只读的，包含了类的初始内容

method_t

method_t是对方法\函数的封装

struct method_t {
    SEL name;
    const char *types;
    MethodListIMP imp;
}

IMP代表函数的具体实现

typedef id _Nullable (*IMP)(id _Nonnull, SEL _Nonnull, ...);

SEL代表方法\函数名，一般叫做选择器，底层结构跟char *类似
可以通过@selector()和sel_registerName()获得
可以通过sel_getName()和NSStringFromSelector()转成字符串
不同类中相同名字的方法，所对应的方法选择器是相同的

typedef struct objc_selector *SEL;

types包含了函数返回值、参数编码的字符串

Type Encoding

iOS中提供了一个叫做@encode的指令，可以将具体的类型表示成字符串编码.

code	meaning
c	char
i	int
s	short
l	long
q	long long
c	unsigned char
I	unsigned int
S	unsigned short
L	unsigned long
Q	unsigned long long
f	float
d	double
B	C++ bool or C99 _Bool
v	void
*	A character string(char *)
@	An object(whether statically typed or typed id)
#	class object(Class)
:	method selecter(SEL)
[array type]	An Array
{name=type...}	A structure
{name=type...}	A union
bnum	A bit field of num bits
^type	A pointer to type
?	An unknown type

方法缓存cache_t

Class内部结构中有个方法缓存（cache_t），用散列表（哈希表）来缓存曾经调用过的方法，可以提高方法的查找速度
缓存查找

objc-cache.mm
struct bucket_t *cache_t::buckets()

Runtime-Class底层结构

isa详解

isa详解-位域

isa的结构

class的结构

class-rw-t

class-ro-t

method_t

Type Encoding

方法缓存cache_t