日记1- 类 对象 isa 内存 相关原理总结

Day 1

1. 对象的原理 

   1.main函数启动前 ：

• dyld启动 加载动态库、共享内存、全局C++对象的构造函数的调用、一系列的初始化、dyld注册回调函数
• libsystem 的初始化 libSystem_initializer
• libdispatch_init 队列环境的准备
• 从_os_object_init 过渡到 _objc_init
• `_dyld_objc_notify_register` 镜像文件的映射
• 1类-2分类-3属性-4协议-5SEL-6方法 的加载
• 展开分析 Runtime 各个部分的原理
• main函数的启动

2. 内存字节对齐原则
1. 16字节对齐之前，首先需要了解内存字节对齐的原则

  结构体的整体对齐规则：结构体的总大小，即sizeof的结果，必须是其内部最大成员的整数倍，不足的要补齐.
2. 为什么需要16字节对齐

• 提高性能,加快存储速度: 通常内存是由一个个字节组成，cpu在存储数据时，是以固定字节块为单位进行存取的.这是一个以空间换时间的一种优化方式，这样不用考虑字节未对齐的数据，极大节省了计算资源，提升了存取速度。
• 更安全 由于在一个对象中，第一个属性isa占8字节，当然一个对象可能还有其他属性，当无其他属性时，会预留8字节，即16字节对齐.因为苹果公司现在采用的16字节对齐(早期是8字节对齐--objc4-756.2及以前版本),如果不预留，就相当于这个对象的isa和其他对象的isa紧挨着，在CPU存取时它以16字节为单位长度去访问的,这样会访问到相邻对象,容易造成访问混乱,那么16字节对齐后，可以加快CPU读取速度，同时使访问更安全，不会产生访问混乱的情况

3. 总结：

• 对象的开辟内存交由 alloc 方法封装

• init 只是一种工厂设计方案，为了方便子类重写：自定义实现，提供一些初始化就伴随的东西

• new 封装了 alloc 和init

• 对象的属性是按照8字节进行对齐的

• 对象本身则是按照16字节进行对齐的

  • 因为内存是连续的，通过 16 字节对齐规避了风险和容错，有效的防止了访问溢出

  • 同时，也提高了寻址访问效率，也就是通常我们所说的空间换时间

day2

1. 通过编译了解

• NSObject的底层实现其实就是一个包含一个isa指针的结构体.
• Class其实就是一个指针，指向了objc_class类型的结构体.
• Demo中对象 TCJPerson_IMPL结构体内有三个成员变量:
  • isa 继承自父类NSObject
  • helloName
  • _name

对于属性name:底层编译会生成相应的setter、getter 方法，及_name

对于成员变量helloName:底层编译不会生成

• NSObject定义中isa的类型是Class，其根本原因是由于isa对外反馈的是类信息，为了让开发人员更加清晰明确，需要在isa返回时做了一个类型强制转换，类似于swift中的 as 的强转.isa_t类型初始化的 -> Class

2. 当多个数据需要共享内存或者多个数据每次只取其一时，可以利用联合体(union)

3. 类在内存中只会存在一份，对象可以创建多个

类其实和实例对象一样，都是由上级实例化出来的——类的上级叫做元类.

isa走位（虚线）：实例对象-> 类对象 -> 元类 -> 根元类 -> 根元类（本身指向自己）

继承关系 ：1.根元类 的 父类指向 根类 也就是 NSObject，

NSObject父类为nil，

每个Meta class的isa指针都指向Root class (meta)

• instance对象的isa指向class对象
• class对象的isa指向meta-class对象
• meta-class对象的isa指向基类的meta-class对象

day 3. 

1. 类的本质: 类的本质是objc_class类型的结构体，objc_class继承于objc_object，所以满足万物皆对象

• 其实NSObject是objc_object的仿写，和objc_object的定义是一样的，在底层会编译成objc_object

• 同理NSObject类是OC版本的objc_class

• 1. 所有的Class,是isa指针的类型，都是以 objc_class 为模板创建的

• 2.  而objc_class是一个结构体.

• 3. objc_class 结构体类型是继承自 objc_object

 objc_object也是一个结构体，且有一个isa属性，所以objc_class也拥有了isa属性

2. 总结 类与对象的本质：

• 所有的对象 + 类 + 元类 都有isa属性
• 所有的对象都是由objc_object继承来的
• 简单概括就是万物皆对象，万物皆来源于objc_object，有以下两点结论：
  • 所有以 objc_object为模板创建的对象，都有isa属性
  • 所有以 objc_class为模板创建的类，都有isa属性
• 在结构层面可以通俗的理解为上层OC 与 底层的对接：

  • 下层是通过 结构体 定义的 模板，例如objc_class、objc_object

  • 上层是通过底层的模板创建的一些类型，例如TCJPerson

3. 类的结构

  1. 从objc_class的定义可以得出，类有4个属性：isa、superclass、cache、bits

ISA

 不但实例对象中有isa指针，

类对象中也有isa指针关联着元类

Class本身就是一个指针，占用8字节

Class superclass

类的父类（一般为NSObject）superclass是Class类型，所以占用8字节

cache_t cache

cache_t缓存的是方法

class_data_bits_t bits

2. 什么是 属性 & 成员变量 & 实例变量 ？

• 属性(property)：在OC中是通过@property开头定义，且是带下划线成员变量 + setter + getter方法的变量

• 成员变量(ivar)：在OC的类中{}中定义的，且没有下划线的变量

• 实例变量：通过当前对象类型，具备实例化的变量，是一种特殊的成员变量，例如 NSObject、UILabel、UIButton等,    成员变量和实例变量 区分就是 实例变量是对象有属性

3. isKindOfClass ： 是元类 及 父类，或者类

    isMemberOfClass ： 是类本身  或者  元类，  比kind少父类

4. strong & copy & weak 底层分析

• copy和strong修饰的属性在底层编译的不一致，主要还是llvm中对其进行了不同的处理的结果.copy的赋值是通过objc_setProperty，而strong的赋值时通过self + 内存平移（即将指针通过平移移至name所在的位置，然后赋值），然后还原成 strong类型
• strong & copy 在底层调用objc_storeStrong，本质是新值retain，旧值release
• weak 在底层调用objc_initWeak