对象的分类

Object- C中所有对象可以分为3类，实例对象，类对象，元类对象。其中我们开发者常用的继承自NSObject都属于实例对象，实例对象通过isa指针指向的是类对象。类对象通过isa指向的是元类对象。类对象和元类对象拥有同样的结构，都是来自objc_class。

实例对象：（isa指针，成员变量的值）

类对象：（isa指针，实例方法、协议、成员变量、属性）

元类对象：（isa指针，类方法）

相信很多开发者都了解的一张图

数据结构

先理解两个名词， "clean memory"  和  "dirty memory" ，字面意思就是 “干净内存” 和 “脏内存”。

• clean memory 是指加载后不会发生改变的内存。
  class_ro_t 就属于clean memory， 因为它是只读的（ro 代表 readonly）
• dirty memory 是指在进程运行时会发生更改的内存，class_rw_t 是 dirty memory(rw 代表 read write)

类结构一经使用就会变成 dirty memory，因为运行时会向它写入新的数据，例如创建一个新的方法缓存并从类中指向它。
dirty memory 比 clean memory 要昂贵得多，只要进程在运行，它就必须一直存在。另一方面 clean memory 可以进行移除，从而节省更多的内存空间。因为如果你需要 clean memory，系统可以从磁盘中重新加载。macOS可以选择换出 dirty memory，但因为 iOS 不使用 swap，所以 dirty memory 在 iOS 中代很大。

dirty memory 是这个类数据被分成两部分的原因，可以保持清洁的数据越多越好，通过分离出那些永远不会更改的数据，可以把大部分的类数据存储为 clean memory。虽然这些数据足以让我们开始，但运行时需要追踪每个类的更多信息，所以当一个类首次被使用，运行时会为它分配额外的存储容量，这个运行时分配的存储容量是 class_rw_t，用于读取-编写数据。在这个数据结构中，我们存储了只有在运行时才会生成的新信息。

拆出了 class_rw_ext_t

所以，我们可以拆掉那些平时不用的部分，这将 class_rw_t 的大小减少了一半。拆出来的部分叫做  “class_rw_ext_t” ，如下图所示：

这个  “class_rw_ext_t”  我们可以在最新的源码 objc4-818.2 中看到：

**

struct class_rw_ext_t {
    DECLARE_AUTHED_PTR_TEMPLATE(class_ro_t)
    class_ro_t_authed_ptr<const class_ro_t> ro;
    method_array_t methods;
    property_array_t properties;
    protocol_array_t protocols;
    char *demangledName;
    uint32_t version;
};

对于那些确实需要额外信息的类，我们可以分配这些扩展记录中的一个，并把它滑到类中供其使用。

大约 90%  的类从来不需要这些扩展数据，这在系统范围内可节省大约14MB 的内存，这些内存现在可用于更有效的途径，比如存储你的 app 的数据。

class_rw_t

继续来看class_rw_t的数据结构。

在rw_t中可以 看到有这3个方法，通过这三个方法分别能获取到类的方法、属性、协议。

rw_ext_t生成条件

1. 使用分类的类。
2. 使用Runtime API动态修改类的结构的时候。

在遇到以上2种情况的时候，类的结构（属性、协议、方法）发生改变，原有的ro（Claer Memory，便宜）已经不能继续记录类的属性、协议、方法信息了，于是系统重新生成可读可写的内存结构rw_ext（Dirty Memory, 比较贵）,来存放新的类结构。

然后再取方法、属性、列表的时候，在方法实现中来做区分，如果有rw_ext的类，其列表就错那个rw_ext中获得，如果没有，从ro中读取。

思考

元类里面存放的内容只有类方法，那么为什么不把类方法存放在类对象中？或者说设计元类的目的是什么呢？

1. 单一职责设计原理。 实例对象存储成员变量的值，类对象存放，实例方法、协议、成员变量、属性，元类对象存放类方法，各司其职，互不影响。
2. 复用msgSend消息发送机制。

类方法、实例方法是在上层的定义，在底层并不区分类方法实例方法，但在runtime这一层，需要承接上层类方法和实例方法，对接到底层方法调用。使用了msgSend,如果msgSend的时候需要再区分类对象，实例对象，会在内部增加判读逻辑，从而降低了效率，有了元类的存在，问题迎刃而解。